题目内容

质量m=1kg的小滑块(可视为质点)放在质量M=1kg的长木板右端,木板放在光滑水平面上.木板与滑块之间摩擦系数μ=0.1,木板长L=75cm.开始二者均静止.现用水平恒力F沿板向右拉滑块,如图所示,试求:
(1)为使滑块和木板以相同的速度一起滑动,力F应满足什么条件?
(2)用水平恒力F沿板方向向右拉滑块,要使滑块在0.5s时间从木板右端滑出,力F应多大?
(3)滑块刚刚从木板上滑出时,滑块和木板滑行的距离各多大?取g=10m/s2

解:(1)设滑块与平板间的静摩擦力达到最大时拉力为Fm,根据牛顿第二定律,有:
对整体:Fm=(M+m)a
对滑快:Fm-μmg=ma
联立解得:Fm=2N;
故拉力F≤2N;
(2)(3)滑块加速度为:a1=
滑板加速度为:a2=
滑块位移为:x1=
滑板位移为:x2=
其中滑块位移比滑板位移多L,即:x1=x2+L;
联立以上各式解得:F=8N,x1=0.875m,x2=0.125m;
答:(1)为使滑块和木板以相同的速度一起滑动,力F应满足不大于2N的条件;
(2)用水平恒力F沿板方向向右拉滑块,要使滑块在0.5s时间从木板右端滑出,力F应8N大;
(3)滑块刚刚从木板上滑出时,滑块和木板滑行的距离分别为0.875m、0.125m.
分析:(1)先对整体运用牛顿第二定律求解加速度,在对滑块M根据牛顿第二定律列式,当m与M间的静摩擦力达到最大时,拉力达到最大值;
(2)(3)对滑块和滑板分别运用牛顿第二定律表示出加速度,然后根据滑块位移比滑板位移多L列式求解.
点评:本题关键分别对滑块和滑板受力分析,求解出各自的加速度,然后根据运动学公式列式求解,不难.
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