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L=3m.开始时A、B均静止.现给A以2m/s的水平向右的初速度从B的左端开始运动,同时给A施加一个F=30N的水平向右的外力.已知A与B、B与地面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:物块A能不能滑离木板B?
(2)木板B滑行s=7m需要多少时间?
(3)木板B滑行7m的过程中,外力F做了多少功?
网友回答
解:(1)第一阶段:A受拉力F=μ1mg=30N,A作匀速运动,B作匀加速运动.
设B加速度大小为?a1
μ1mg-μ2(2m)g=ma1-----------------(1)
假设A没有滑离B,当B的速度达到2m/s时,所用时间为t1
a1t1=2m/s2-----------------------------(2)
t1=2s--------------------------------(3)
此时????sA=vt1=4m-------------------------(4)
------------------------(5)
sA<sB+LB假设成立,A不能滑离B.???????
(2)第二阶段:可以判断:A、B不会发生相对滑动,会一起作匀加速运动,设加速大小为a2:F-μ2(2m)g=2ma2-----------------------(6)
a2=0.5m/s2
此后A、B一起匀加速运动5m,所用时间为t2
-----------------------(7)
t2=2s
木板B滑行s=7m需要时间t???t=t1+t2=4s-----------------------(8)
(3)外力F作用下发生的位移为??s=sA+5m=9m----------------(9)
WF=F?s=30×9J=270J---------------------(10)
答:(1)物块A不能滑离B.
(2)木板B滑行s=7m需要4s.
(3)木板B滑行7m的过程中,外力F做了270J.
解析分析:(1)开始A做匀速直线运动,B做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律,结合速度时间公式求出B速度达到2m/s时的时间,通过A、B的位移判断A能否离开B.
(2)AB速度相同后,不会发生相对运动,一起做匀加速直线运动,求出开始B做匀加速直线运动的位移,再根据一起做匀加速直线运动的位移,求出运动的时间,从而得出滑行7m所需的时间.
(3)根据运动学公式求出在滑行7m过程中,A的位移,从而得出外力F所做的功.
点评:解决本题的关键理清A、B的运动过程,结合牛顿第二定律和运动学公式灵活求解.