如图示,在倾角为θ的足够长的光滑斜面上,长木板上有一质量为2m的小铁块(视为质点)以相对地面的初速度v0从长木板的上端沿长木板向下滑动,同时对长木板在沿斜面向上的某拉

发布时间:2020-08-13 11:28:18

如图示,在倾角为θ的足够长的光滑斜面上,长木板上有一质量为2m的小铁块(视为质点)以相对地面的初速度v0从长木板的上端沿长木板向下滑动,同时对长木板在沿斜面向上的某拉力作用下始终作速度为v的匀速运动(已知v0>v),小铁块最终跟长木板一起向上做匀速运动.已知小铁块与木板间的动摩擦因数为μ,已知μ>tanθ,试求:
(1)小铁块在长木板上滑动时的加速度; 
(2)要保证块与板能共速,若长木板足够长,求铁块与长木板相对滑行时间; 
(3)长木板的最短长度;

网友回答

解:(1)设小铁块的加速度大小为a,取沿斜面向上为正:μ?2mgcosθ-2mgsinθ=2ma
得 a=g(μcosθ-sinθ) 
因为μ>tanθ,所以小铁块加速度沿斜面向上. 
(2)小铁块先沿斜面向下匀减速至速度为零再沿斜面向上匀加速,设最终获得稳定速度v,
经t后小铁块达到稳定速度,则v-(-v0)=at,得t=
(3)设此段时间内小铁块的位移为s1,木板的位移为s2,
有:s1=,方向沿斜面向下
s2=vt,方向沿斜面向上   
故长木板的最短长度为Lm=s1+s2,得  Lm=
答:(1)小铁块在长木板上滑动时的加速度是g(μcosθ-sinθ),方向沿斜面向上. 
(2)要保证块与板能共速,若长木板足够长,铁块与长木板相对滑行时间是.
(3)长木板的最短长度是.
解析分析:(1)小铁块在长木板上滑动时受到重力、木板的支持力和摩擦力作用,根据牛顿第二定律求解加速度.
(2)小铁块先沿斜面向下匀减速至速度为零再沿斜面向上匀加速,最终跟长木板一起向上做匀速运动.由于铁块变速运动过程的加速度一定,看成一种匀减速运动,取沿斜面向上方向为正方向,此过程的初速度为-v0,末速度为v,由速度公式可求出时间.
(3)由位移公式分别此段时间内小铁块的位移s1和木板的位移s2,由几何关系得,长木板的长度应满足:L≥s1+s2,即可求解长木板的最小的长度L.


点评:本题是两个物体多个过程的问题,分析物体的运动过程是基础,把握临界条件是解题的关键.对于第2题也可分两个阶段求解铁块运动时间.铁块交减速过程:0=v0-at1,求得t1,
铁块匀加速过程:v=at2,求得t2.
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