Question

【題目】（20分）下暴雨時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。某地有一傾角為θ=37°（sin37°=）的山坡C，上面有一質(zhì)量為m的石板B，其上下表面與斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示。假設(shè)某次暴雨中，A浸透雨水后總質(zhì)量也為m（可視為質(zhì)量不變的滑塊），在極短時(shí)間內(nèi)，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1減小為，B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2減小為0.5，A、B開始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)；在第2s末，B的上表面突然變?yōu)楣饣��?/span>μ2保持不變。已知A開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，A離B下邊緣的距離l=27m，C足夠長(zhǎng)，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求：

（1）在0~2s時(shí)間內(nèi)A和B加速度的大小；

（2）A在B上總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

Answer 1

【答案】（1）a1=3m/s2； a2=1m/s2；（2）4s

【解析】本題主要考查牛頓第二定律、勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及多物體多過(guò)程問(wèn)題；

（1）在0-2s內(nèi)，A和B受力如圖所示

由滑動(dòng)摩擦力公式和力的平衡條件得:

⑴

...⑵

⑶

⑷

以沿著斜面向下為正方向，設(shè)A和B的加速度分別為，由牛頓第二定律可得：

⑸

⑹

聯(lián)立以上各式可得a1=3m/s2⑺

a2=1m/s2..⑻

（2）在t1=2s，設(shè)A和B的加速度分別為，則

v1=a1t1=6m/s ⑼

v2=a2t1=2m/s ⑽

t>t1時(shí)，設(shè)A和B的加速度分別為，此時(shí)AB之間摩擦力為零，同理可得：

⑾

⑿

即B做勻減速，設(shè)經(jīng)時(shí)間，B的速度減為零，則：

⒀

聯(lián)立⑽⑿⒀可得t2=1s ..⒁

在t1+t2時(shí)間內(nèi)，A相對(duì)于B運(yùn)動(dòng)的距離為

⒂

此后B靜止不動(dòng)，A繼續(xù)在B上滑動(dòng)，設(shè)再經(jīng)時(shí)間后t3，A離開B，則有

可得,t3=1s（另一解不合題意，舍去，）

則A在B上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t總.

t總=t1+t2+t3=4s

（利用下面的速度圖象求解，正確的，參照上述答案信參考給分）