如图所示,水平面上有一块木板,质量M=4.0kg,它与水平面间的动摩擦因数μ1=0.10.在木板的最左端有一个小滑块(可视为质点),质量m=2.0kg.小滑块与木板之

发布时间:2020-08-05 23:37:38

如图所示,水平面上有一块木板,质量M=4.0kg,它与水平面间的动摩擦因数μ1=0.10.在木板的最左端有一个小滑块(可视为质点),质量m=2.0kg.小滑块与木板之间的动摩擦因数μ2=0.50.开始时它们都处于静止状态.某时刻起对小滑块施加一个水平向右的恒力F=18N,此后小滑块将相对木板滑动,1.0s后撤去该力.
(1)求小滑块在木板上滑行时,木板加速度a的大小;
(2)若要使小滑块不离开木板,求木板的长度L应满足的条件.

网友回答

解:(1)小滑块在木板上滑行时,先做匀加速直线运动,然后做匀减速直线运动,小滑块的受力情况分别如图甲、乙所示.在此过程中,木板的受力情况如图丙所示.小滑块受到的木板的摩擦力f1=μ2N1=μmg=10N;
根据牛顿第三定律:
木板受到的小滑块摩擦力的大小f1′=μ2mg=10N;
木块受到的小滑块压力的大小N1′=N1=20N
木板受到地面的摩擦力f2=μ1(Mg+N1)=6N;
在拉力F的作用下,滑块做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律,滑块的加速度a1==1m/s2;
(2)撤去拉力F时,滑块的速度v1=a1t1=4.0m/s;
滑块运动的距离x1=a1t12=2.0m
撤去拉力后,滑块做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律,滑块的加速度a2==-5.0m/s2;
若滑块没有滑出木板,滑块与木板达到共同速度,设该速度为v2,则这段时间内
v2=v1+a2t2
在(t1+t2)时间内,木板做匀加速直线运动,则有:v2=a(t1+t2)
t2=0.5s
木板运动的距离x=a(t1+t2)2=1.125m
则滑块相对木板运动的距离d=x1+x2-x=2.25m
所以要使小滑块不离开木板,木板长度L应满足L≥d,即L≥2.25m
答:(1)木块加速度为1m/s2;(2)木板的长度至少为2.25m.
解析分析:(1)对木块及木板进行受力分析,由牛顿第二定律及牛顿第三定律可求得木板的加速度;
(2)分析两物体的运动情况,由运动学公式及牛顿第二定律可得出公式;分析物体最后相对静止的条件可得出木板的长度.

点评:本题由于涉及两个物体的运动,故应做好受力分析及运动过程分析,根据两物体间的关系进行分析计算即可.
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