题目内容

【题目】如图所示,长L=8m,质量M=3kg的薄木板静止放在光滑水平面上,质量m=1kg的小物体放在木板的右端,现对木板施加一水平向右的拉力F,取g=10m/s2,求:

1)若薄木板上表面光滑,欲使薄木板以2 m/s2的加速度向右运动,需对木板施加多大的水平拉力;

2)若木板上表面粗糙,小物体与薄木板间的动摩擦因数为0.3,当小物体与薄木板发生相对滑动时,求小物块加速度的大小和方向;

3)若木板上表面粗糙,小物块与薄木板间的动摩擦因数为0.3,若拉力F=15N,小物块所能获得的最大速度.

【答案】(1) 拉力大小为6N;(2) ,方向:水平向右;(3) 木块获得的最大速度为12m/s

【解析】

1)薄木板上表面光滑,木板受到的合外力为拉力,由牛顿第二定律得:

则拉力大小为6N

2)当小物块相对于木板滑动时,对木块,由牛顿第二定律得:

解得:,方向水平向右;

3)小物块相对于木板恰好滑动时,由牛顿第二定律得:

拉力:

拉力F=15NF0,小物块相对于木块滑动,

对木板,由牛顿第二定律得:

解得:

木块位移:

木板位移:

木块从木板上滑下时有:

此时木块的速度:

解得:,则木块获得的最大速度为12m/s

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