题目内容

【题目】物体A的质量m1=1.0kg,静止在光滑水平面上的木板B的质量为m2=2.0kg、长L=2.0m,某时刻A以v0=4.0m/s的初速度滑上木板B的上表面,在A滑上B的同时,给B施加一个水平向右的拉力F,若A与B之间的动摩擦因数=0.20,(忽略物体A的大小,重力加速度g=10m/s2).试求:

(1)滑块A加速度大小和方向;
(2)为使A不从B板右侧滑落,拉力F应满足的条件;
(3)为使A不从B板左侧滑落,拉力F应满足的条件.

【答案】
(1)

解:物体A滑上木板B以后,作匀减速运动,根据牛顿第二定律:aA= =g=2m/s2,方向向左…①


(2)

解:木板B作加速运动,由牛顿第二定律有:F+m1g=m2aB…②

物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时,A、B具有共同的速度v1,则:

v1=aBt=v0﹣aAt…③

又 L= …④

由①②③④联立解得:aB=2m/s2

再代入②式得:F=2N

若F<2N,则A滑到B的右端时,速度仍大于B的速度,于是将从B上滑落,所以F必须满足:F≥2N


(3)

解:当F较大时,在A到达B的右端之前,就与B具有相同的速度,之后,A必须相对B静止,才不会从B的左端滑落.即有:

F=(m1+m2)a,m1g=m1a

所以:F=6N

若F大于6N,A就会相对B向左滑下.为使A不从B板左侧滑落,拉力F应满足的条件F必须满足:F≤6N


【解析】(1)物体A受力分析,根据牛顿第二定律求出其加速度;(2)物块A恰好不从B板右端滑下,即到达木板右侧时A与B速度相等,然后根据运动学公式列式求解出对应的力F,即可得到F应满足的条件;(3)为使A不从B板左侧滑落,两者一起匀加速,且A、B静摩擦力为最大静摩擦力,对A及整体分析运用牛顿第二定律求F的值,从而得到条件.
【考点精析】解答此题的关键在于理解匀变速直线运动的速度、位移、时间的关系的相关知识,掌握速度公式:V=V0+at;位移公式:s=v0t+1/2at2;速度位移公式:vt2-v02=2as;以上各式均为矢量式,应用时应规定正方向,然后把矢量化为代数量求解,通常选初速度方向为正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值.

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