Question

如圖所示，在水平面上有質(zhì)量皆為m的五個(gè)物塊并排靠在一起，每個(gè)物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，相鄰兩物塊之間均用長(zhǎng)為s的柔軟輕繩相連接（圖中未畫出），現(xiàn)用大小為F=3μmg水平恒定拉力從靜止開始拉動(dòng)物塊1．相鄰兩物塊之間的繩子繃緊時(shí)，繩子不會(huì)斷裂也不會(huì)伸長(zhǎng)，且繃緊時(shí)間極短．試求：
（1）物塊1和物塊2之間的繩子繃緊前瞬間，物塊l的速度大小．
（2）連接 2、3的繩子繃緊后瞬間，物塊3的速度．
（3）物塊5能否發(fā)生運(yùn)動(dòng)？如果能，求出物塊5開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度；如果不能，試求若要物塊5發(fā)生運(yùn)動(dòng)，拉力F應(yīng)滿足的條件．

Answer 1

（1）（2）（3）

（1）設(shè)物塊l和2間的繩子繃緊前瞬間，物塊l的速度大小為v₀，據(jù)動(dòng)能定理有
                                   ①（3分）
解得                                               ②（1分）
（2）物塊l和2間繩繃緊后，共同速度為v₁，據(jù)動(dòng)量守恒有 ③（1分）
設(shè)物塊2和3間繩子繃緊前2的速度為v₂，繃緊后共同速度為v₃，則
                        ④（3 分）
根據(jù)動(dòng)量守恒有：                                     ⑤（2 分）
由②③④⑤聯(lián)立解得：                                ⑥（l 分）
（3）物塊3開始運(yùn)動(dòng)后．由于拉力等于摩擦力，所以做勻速運(yùn)動(dòng)．設(shè)物塊3和4之間的繩子繃緊后共同速度為v₄．由動(dòng)量守恒得：
               ⑦（2 分）
接著前4個(gè)物塊做勻減速運(yùn)動(dòng)．設(shè)前4個(gè)物塊做勻減速運(yùn)動(dòng)的最大位移為s^/則有
                              ⑧（3分）
由⑥⑦⑧聯(lián)立解得：s^/="s                           "             ⑨（l分）
表明物塊4和5之間的繩子拉直時(shí)，前4物塊的速度恰好為零，所以物塊5不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)．要使物塊5發(fā)生運(yùn)動(dòng)，必須滿足的條件是         ⑩（2分）