高中 | 连接体问题 题目答案及解析

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)

连接体问题

如图,光滑水平面上放置有紧靠在一起但并不黏合的$A$$B$两个物体,$A$$B$的质量分别为$m_{A}=6\;\rm kg$$m_{B}=4\;\rm kg$,从$t=0$开始,推力$F_{A}$和拉力$F_{B}$分别作用于$A$$B$上,$F_{A}, F_{B}$大小随时间变化的规律分别如图甲、乙所示,则$(\qquad)$

["

$t=0$时,$A$物体的加速度为$2\\;\\rm m/s^{2}$

","

$t=1\\;\\rm s$时,$A$$B$开始分离

","

$t=0$时,$A$$B$之间的相互作用力为$3\\;\\rm N$

","

$A$$B$开始分离时的速度为$3\\;\\rm m/s$

"]
[["B"]]

$\rm AC$.由推力与时间的图像可得$F_{A}=8 − 2t$$F_{B}=2+2t$

$t=0$时,可知$F_{A0}=8\;\rm N$$F_{B0}=2\;\rm N$

由于$m_{A} \gt m_{B}$,所以二者不会分开,$A$$B$两物体的加速度为$a=\dfrac{F_{{A}}+F_{{B}}}{m_{{A}}+m_{{B}}}=1\;\rm {m/s}^{{2}}$

设此时$A$$B$之间的相互作用力为$F$,对$B$根据牛顿第二定律可得$F+F_{B0}=m_{B}a$

解得$F=2\;\rm N$,故$\rm AC$错误;

$\rm BD$.当二者之间的相互作用力恰好为零时开始分离,此时的加速度相同,则有$\dfrac{F_{{B}}}{m_{{B}}}=\dfrac{F_{{A}}}{m_{{A}}}$

$\dfrac{2+2t}{4}=\dfrac{8-2t}{6}$

解得$t=1\;\rm s$

分离时的速度为$v=at=1\;\rm m/s$,故$\rm B$正确,$\rm D$错误。

故选:$\rm B$

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