如图所示,物块A、木板B的质量均为m=10kg,不计A的大小,B板长3m.开始时A、B均静止.现给A以2m/s的水平初速度从B的最左端开始运动,为了维持A的速度始终不变,在A获得初速度的同时给A施加一水平外力F作用.已知A与B、B与地之间的动摩擦因数分别为μ1=0.3和μ2=0.1.g取10m/s2.
(1)通过计算,说明木板B将如何运动?物块A能不能滑离B?
(2)木板B滑行s=4m需要多少时间?
(3)外力需要做多少功?
网友回答
解:(1)木板受到物块向右的摩擦力F1=μ1mg=30N,受到地面向左的摩擦力F2=2μ2mg=20N??
木板向右做匀加速运动:a==1m/s2
若能加速到v=2m/s,则木板的位移sB==2m,
所用时间t1==2s??
此过程中,A的位移是sA=vt1=4m,相对B滑行△s=sA-sB=2m<3m,所以不能滑离B.此后A、B以v=2m/s的速度一起匀速运动.
即整个过程中木板B先以a=1m/s2匀加速运动,然后以v=2m/s匀速运动.
(2)B滑行s=4m的过程中,匀速的位移为sB′=s-sB=4m-2m=2m
匀速的时间t2=1s???
故所用时间为T=t1+t2=2s+1s=3s?
(3)由功能关系得,外力做功为
E=△EK+Q1+Q2=mv2+F1s相对+F2s=(×10×22+30×2+20×4)J=160J
答:
(1)通过计算得知:整个过程中木板B先以a=1m/s2匀加速运动,然后以v=2m/s匀速运动.物块A不能滑离B.
(2)木板B滑行s=4m需要3s时间.
(3)外力需要做160J的功.
解析分析:(1)由摩擦力公式分别求出木板受到的物块的摩擦力和地面的摩擦力,根据牛顿第二定律求出木板的加速度,由运动学公式求出当木板B的速度与物块A的速度相等时,木板的位移和物块的位移,由几何关系得出两者的相对位移,与木板长度相比较分析物块A能不能滑离B,并说明B的运动情况.
(2)整个过程中木板B先做匀加速运动,然后以v=2m/s匀速运动.分别求出运动时间,再求解总时间.
(3)外力做功使B的动能增加,系统增加了内能,根据功能关系求解外力做功.
点评:本题要通过分析受力情况,经过计算分析物体的运动情况.第(3)问也可以这样做:W=F1sA+F2sB′=30×4+20×2J=160J.