题目内容
如图所示，一个木板放置在光滑的水平桌面上，A、B两个小物体通过不可伸长的轻绳相连，并且跨过轻滑轮，A物体放置在木板的最左端，滑轮与物体A间的细绳平行于桌面．已知木板的质量m1=20.0kg，物体A的质量m2=4.0kg，物体B的质量m3=1.0kg，物体A与木板间的动摩擦因数μ=0.5，木板长L=2m，木板与物体A之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2．为了使A、B两个物体以及木板均保持静止状态，需要对木板施加水平向左的力F1，加以维持（1）求这个力F1的大小；
（2）为了使物体A随着木板一起向左运动，并且不发生相对滑动，现把力F1替换为水平向左的力F2，求力F2的最大值；
（3）现在用一个水平向左的力瞬间击打木板，并同时撤去力F1，使得物体B上升高度hB=1.0m（物体B未碰触滑轮）时，物体A刚好经过木板的最右端．求打击木板的这个力的冲量大小I．
【答案】分析：（1）先对物体B研究，得到绳子的拉力大小，再对A和木板组成的整体，根据平衡条件求出F1的大小；
（2）物体A随着木板一起向左运动时，三个物体的加速度大小相等，当A与木板间的静摩擦力达到最大值时，F2达到最大值，根据牛顿第二定律，先对AB整体进行研究，求出加速度，再对木板进行研究，求出力F2的最大值；
（3）用一个水平向左的力瞬间击打木板，并同时撤去力F1，A向左做匀加速运动，木板向左做匀减速运动，由于木板与物体A之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，AB的加速度大小与（2）中加速度大小相等，由位移公式可求出B上升高度hB所用的时间．根据牛顿第二定律和运动学公式木板向左运动的初速度，再由动量定理求解打击木板的这个力的冲量大小I．
解答：解：（1）对物体，由平衡条件可知，绳子拉力T1=m3g，
对A和木板组成的整体，则有 F1=T1=m3g=10N．
（2）物体A随着木板一起向左运动时，三个物体的加速度大小相等，当A与木板间的静摩擦力达到最大值时，F2达到最大值．
对AB整体进究得，f-m3g=（m2+m3）a，
又f=μm2g
解得，a=2m/s2．
对木板，根据牛顿第二定律得 F2-f=m1a
解得 F2=60N
（3）用一个水平向左的力瞬间击打木板，并同时撤去力F1，A向左做匀加速运动，木板向左做匀减速运动，由于木板与物体A之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，AB的加速度大小与（2）中加速度大小相等，即为a=2m/s2．
对B：hB=
解得，t=1s
设木板减速运动过程中的加速度大小为a′
则有 f=m1a′
解得，a′=1m/s2．
根据题意，物体B上升hB=1.0m的过程中，木板向左运动的位移
x=L+hB=3m
设击打木板后的瞬间，木板的速度大小为v，
对木板：由x=vt-
解得，v=3.5m/s
根据动量定理得 I=m1v=70N?s
答（1）这个力F1的大小是10N；
（2）为了使物体A随着木板一起向左运动，并且不发生相对滑动，力F2的最大值是60N；
（3）打击木板的这个力的冲量大小I是70N?s．
点评：本题首先确定研究对象，其次要分析三个物体的运动情况，采用牛顿第二定律和运动学公式结合是基本方法，也可以根据动量定理、运动学公式结合研究．
（2）物体A随着木板一起向左运动时，三个物体的加速度大小相等，当A与木板间的静摩擦力达到最大值时，F2达到最大值，根据牛顿第二定律，先对AB整体进行研究，求出加速度，再对木板进行研究，求出力F2的最大值；
（3）用一个水平向左的力瞬间击打木板，并同时撤去力F1，A向左做匀加速运动，木板向左做匀减速运动，由于木板与物体A之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，AB的加速度大小与（2）中加速度大小相等，由位移公式可求出B上升高度hB所用的时间．根据牛顿第二定律和运动学公式木板向左运动的初速度，再由动量定理求解打击木板的这个力的冲量大小I．
解答：解：（1）对物体，由平衡条件可知，绳子拉力T1=m3g，
对A和木板组成的整体，则有 F1=T1=m3g=10N．
（2）物体A随着木板一起向左运动时，三个物体的加速度大小相等，当A与木板间的静摩擦力达到最大值时，F2达到最大值．
对AB整体进究得，f-m3g=（m2+m3）a，
又f=μm2g
解得，a=2m/s2．
对木板，根据牛顿第二定律得 F2-f=m1a
解得 F2=60N
（3）用一个水平向左的力瞬间击打木板，并同时撤去力F1，A向左做匀加速运动，木板向左做匀减速运动，由于木板与物体A之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，AB的加速度大小与（2）中加速度大小相等，即为a=2m/s2．
对B：hB=
解得，t=1s
设木板减速运动过程中的加速度大小为a′
则有 f=m1a′
解得，a′=1m/s2．
根据题意，物体B上升hB=1.0m的过程中，木板向左运动的位移
x=L+hB=3m
设击打木板后的瞬间，木板的速度大小为v，
对木板：由x=vt-
解得，v=3.5m/s
根据动量定理得 I=m1v=70N?s
答（1）这个力F1的大小是10N；
（2）为了使物体A随着木板一起向左运动，并且不发生相对滑动，力F2的最大值是60N；
（3）打击木板的这个力的冲量大小I是70N?s．
点评：本题首先确定研究对象，其次要分析三个物体的运动情况，采用牛顿第二定律和运动学公式结合是基本方法，也可以根据动量定理、运动学公式结合研究．
练习册系列答案
口算能手系列答案
相关题目
如图所示，长木板的左端有固定转动轴，靠近木板右端处静止放有一个木块．现将木板的右端提升使木板从水平位置开始缓慢地逆时针转动．发现当木板的倾角α达到25°时，木块开始沿斜面向下滑动．那么在α从0°逐渐增大到40°的过程中，下列说法中正确的是（ ）
如图所示，薄木板A长l=5.0m，质量M=5.0Kg，放在水平桌面上，板右端与桌面相齐，在A上距右端s=3.0m处放一小物块B，质量m=2.0Kg．已知A、B间动摩擦因数μ1=0.1，A与桌面间和B与桌面间的动摩擦因数均为μ2=0.2，原来系统静止．现对平板A施加一个水平向右、大小恒定的拉力F，作用一段时间，将平板A从小物块B的下面抽出，且小物块B最后恰好停在桌面的右端边缘．（取g=10m/s2），求：
如图所示，薄木板A长l=5.0m，质量M=5.0kg，放在水平桌面上，板右端与桌面相齐，在A上距右端s=3.0m处放一小物块B，质量m=2.0kg，已知A、B间动摩擦因数μ1=0.1，A与桌面间和B与桌面间的动摩擦因数μ2=0.2，原来系统静止，现对平板A施加一个水平向右、大小恒定的拉力F，作用一段时间，将平板A从小物块B的下面抽出，且小物块B最后恰好停在桌面的右端边缘。取g=10m/s2，求：
