如图,A、B是两个质量均为m=1kg的小球,两球由长L=4m的轻杆相连组成系统.水平面上的P、Q两点间是一段长度为S=4
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解题思路:(1)对系统研究,根据牛顿第二定律求出系统的加速度,结合速度位移公式求出A球经过P点时系统的速度大小.

(2)A、B系统在P、Q间做匀减速运动,根据牛顿第二定律求出匀减速运动的加速度大小,根据速度位移公式求出B球过Q点时的速度,再根据牛顿第二定律求出系统出PQ区域时的加速度,根据运动学公式求出速度减为零的位移,从而得出A球静止时与Q点的距离.

(1)系设统开始运动时加速度为a1,由牛顿第二定律有

F-μmg=2ma1

解得 a1=1m/s2

设A球经过p点时速度为v1,则

v12=2a1([L/2])

得 v1=2m/s

(2)设A、B在P、Q间做匀减速运动时加速度大小为a2,则有 2μmg=2ma2

a2=μg=2m/s2

当A球经过p点时拉力F撤去,但系统将继续滑行,设当B到达Q时滑行的距离为x1,速度为v2,则有 x1=xPQ-L=0.5m

由 v22-v12=-2a2x1

解得 v2=

2m/s

因为v2>0,故知B球将通过Q点,做匀减速直线运动,此时加速度大小为a3

则有μmg=2ma3

a3=1m/s2

设系统继续滑行x2后静止,则有0-v22=-2a3x2

可得 x2=1m

即A球静止时与Q点的距离△x=xPQ-x1-x2=3m

答:(1)A球经过p点时系统的速度大小为2m/s;(2)A球静止时与Q点的距离为3m.

点评:

本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

考点点评: 本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合,关键理清系统在整个过程中的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.