题目内容

如图所示,在倾角θ=37°的固定斜面上放置一质量M=1kg、长度L=2m的薄平板AB.平板的下端B与斜面底端C的距离为5m.在平板的上端A处放一质量m=0.6kg的滑块,滑块与平板间的动摩擦因数μ1=0.25,滑块可看作质点,开始时使平板和滑块都静止,之后将它们无初速释放.设平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5,求滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差△t.(sin37°=0.60,cos37°=0.80,g取10m/s2
分析:分别研究滑块与平板的运动情况:开始时,由于Mgsin37°<μ(M+m)gcos37°,滑块在平板上滑动时,平板静止不动.根据牛顿第二定律求出滑块的加速度,由位移-速度关系式求出滑块到达B点时的速度.滑块离开平板后,根据牛顿第二定律求出滑块沿斜面下滑的加速度,由位移公式求解滑块由B至C所用时间.滑块滑离后平板才开始运动,根据牛顿第二定律求出平板沿斜面下滑的加速度,由位移公式求解滑块由B至C所用时间.再求解时间差.
解答:解:对平板,由于Mgsin37°<μ(M+m)gcos37°,故滑块在平板上滑动时,平板静止不动.
对滑块:在薄板上滑行时加速度a1=gsin37°-μgcos37°=4m/s2,到达B点时速度
v=
2a1L
=4m/s
滑块由B至C时的加速度a2=gsin37°-μgcos37°=2m/s2,设滑块由B至C所用时间为t,
则:LBC=vt+
1
2
a2t2
代入解得:t=1s
对平板,滑块滑离后才开始运动,加速度a=gsin37°-μgcos37°=2m/s2,设滑至C端所用
时间为t',则:
LBC=
1
2
at′2,解得:t′=
5
s
滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差为:
△t=t′-t=(
5
-1)s=1.24s
答:滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差为1.24s.
点评:本题关键在于分析两物体的受力情况,再确定物体的运动情况.也可以运用动能定理与运动学公式结合求解.
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