Question

【題目】如圖所示，水平光滑細桿上P點套一小環，小環通過長L=1m的輕繩懸掛一夾子，夾子內夾有質量m=1kg的物塊，物塊兩豎直側面與夾子間的最大靜摩擦力均為fm=7N．現對物塊施加F=8N的水平恒力作用，物塊和小環一起沿水平方向做初速度為零的勻加速直線運動，小環碰到桿上的釘子Q時立即停止運動，物塊恰好相對夾子滑動，此時夾子立即鎖定物塊，鎖定后物塊仍受恒力F的作用。小環和夾子的大小及質量均不計，物塊可看成質點，重力加速度g=10m/s2．求：

（1）物塊做勻加速運動的加速度大小a；

（2）P、Q兩點間的距離s；

（3）物塊向右擺動的最大高度h。

Answer 1

【答案】（1）a=8ms/2（2）s=0.25m（3）h=1m

【解析】(1)由牛頓第二定律F=ma

解得a=4ms/2

(2)環到達Q，剛達到最大靜摩擦力

由牛頓第二定律

解得vm=2m/s

根據動能定理

解得s=0.25m

(3)設物塊上升的最大高度為h，水平距離為x，

由動能定理得

由幾何關系得或

解得h =1m 或m（舍去）