题目内容
【题目】如图所示,水平桌面上质量为2m的薄木板右端叠放着质量为m的小物块,木板长为L,整体处于静止状态。已知物块与木板间的动摩擦因数为μ,木板与桌面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,求:
(1)若小物块初速度为零,使木板以初速度v0沿水平桌面向右运动,求木板刚向右运动时加速度的大小;
(2)若对木板施加水平向右的拉力F1,为使木板沿水平桌面向右滑动且与小物块间没有相对滑动,求拉力F1应满足的条件;
(3)若给木板施加大小为F2=3μmg、方向沿水平桌面向右的拉力,经过一段时间撤去拉力F2,此后运动过程中小物块恰未脱离木板,求木板运动全过程中克服桌面摩擦力所做的功W。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
(1)对木板由牛顿第二定律可知,木板刚向右运动时的加速度大小为
(2)当物块受到的静摩擦力达到最大静摩擦力时,F1取最小值。此最小值仅使木板做加速运动。由牛顿第二定律得
当物块在滑动摩擦力的作用下与木板以相同的加速度,向右运动,恰好没有发生相对滑动时,F1取最大值,对物块
对木板
解得
所以
(3)施加F2时,对滑块m有
加速度方向水平向右,对木板有
加速度方向水平向右,撤去F2后,对物块有
a5=a3加速度不变,对于木板
加速度方向向左,设F2作用时间为t1,再经过时间t2两者达到共同速度。达到共同速度的过程中,滑块的位移为
木板的位移为
且
解得
达到共同速度后,滑块和木板共同减速的加速度大小为
减速到零的时间为
木板的总位移为
木板克服桌面摩擦力做的功为
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