题目内容

【题目】(14分)如图所示,五块完全相同的长木板依次紧挨着放在水平地面上,每块木板的长度L=0.5 m,质量m=0.6 kg。一质量M=1 kg的小物块以v1=3 m/s的水平速度从第一块长木板的最左端滑入。已知小物块与长木板间的动摩擦因数,长木板与地面间的动摩擦因数,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。重力加速度g取10 m/s2。求:

(1)小物块滑至第四块长木板时,物块与第四块长木板的加速度分别为多大?

(2)物块在整个运动过程中相对出发点滑行的最大距离?

【答案】(1) (2)

【解析】(1)设当物块滑至第n块木板时,木板与地面的摩擦力小于小物块与木板的摩擦力,即(1分)

解得n>4.3(1分)

物块滑上第五块木板时,木板才开始在地面上滑动。

即:小物块滑至第四块长木板时,第四块长木板的加速度为零。

物块的加速度为(1分)

(2)设物块刚滑上第五块木板时的速度为,每块木板的长度为L,由动能定理

(1分)

解得v2=1 m/s(1分)

物块在第五块木板表面做匀减速直线运动,木板做匀加速直线运动,设经历时间t,物块与木板能获得相同的速度

对物块(1分)

(1分)

对木板(1分)

解得v3= m/s(1分)

在此过程中,物块发生的位移为,由动能定理

(1分)

解得(1分)

即物块与木板获得 m/s的共同速度,之后整体向前匀减速运动后静止由动能定理(1分)

解得s2= m(1分)

所以物块总共发生的位移(1分)

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