一道高中物理题卡壳了,求高手。解析看不懂
先说你的做法:
s;从你的式子来看,这里的s应该只是石墨相对于桌面匀加速(或匀减速)过程中的位移;因为:
相对于桌面,石墨只有以同样大小的加速度,分别做(初速度和末速度交叉相等的)加速运动和减速运动,才能产生完全相等的位移。但是:
v·t(准确地说是v0·t);t是白板运动的总时间,那么v0·t就是白板的总位移了。要知道它可能还包含“石墨与白板以v0速度一起匀速前进”的这段位移。这样一来v0·t-s这个式子就没什么意义了。
因此我们需要设石墨纯加速(或减速)运动的时间为t1,那么:
s=(1/2)·a·t1²;其中,加速度a=μg是摩擦力产生的,固定不变;
因为,当石墨与白板一起同速运动时,是不会产生划痕的,所以只需考虑石墨纯加速和纯减速两个过程中,石墨与白板的相对位移是否相等,即:
v0·t1-s 和 s 是否相等?
分析:根据t1我们可以求出石墨加速的最终速度:
v1=a·t1;
如果:
(1)v1=v0;即:石墨确实增加到与白板相同的速度,甚至还和白板一起前进了一段时间。不过一起前进时,不会产生划痕,可不作考虑。只说加速过程:
v1=a·t1=v0;
所以:
s=(1/2)·a·t1²=(1/2)·(a·t1)·t1=(1/2)·v0·t1;
这恰好是白板的位移v0·t1的一半。所以:
v0·t1-s=s是成立的。
此时可以求出划痕的长度,即s的值:
s=(1/2)·a·t1²=(1/2)·a·(v0/a)²=v0²/(2·a);
所以选项A就是一种可能的结果。
(2)v1<v0;即:石墨还没有达到白板的速度,白板就停止运动了;那么白板运动的总时间t,就与石墨纯加速(或纯减速)运动的时间t1是相等的,即:
t1=t;
所以:
v1=a·t1=a·t<v0;
所以:
s=(1/2)·(a·t)·t<(1/2)·v0·t;
即:s小于白板位移v0·t的一半,那么2个s必然小于v0·t本身。即:
在整个运动过程(只包含石墨的加速过程和减速过程)中,石墨前进的总位移,小于白板前进的位移。所以最后石墨必然落在原位置之前,无法返回原来(在白板上)的位置。——你所考虑的应该就是这第种情况吧?从上面的结论可知:
v0·t-s>s;
即:加速过程中,石墨和白板的相对位移,要大于减速过程中的相对位移,所以前者决定了划痕的长度:
v0·t-s=v0·t-(1/2)·a·t²;
所以选项C也是一种可能的结果;
如果是多选题,应该选A、C;不过从题目的解析来看,它没有考虑第二种情况,这确实是一大问题。
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