题目内容

【题目】水平地面上固定一个倾角为θ的斜面,AC边长为L,如图所示,小物块乙置于木板甲的一端,与木板甲一起从斜面顶端C处无初速释放,其中甲、乙质量均为m,斜面光滑,甲、乙之间的动摩擦因数为tanθ,木板长度为,重力加速度为g,每当木板滑到斜面底端时,就会与A处的弹性挡板(挡板厚度可忽略不计)发生碰撞,木板碰撞后等速率反弹,而且碰撞时间极短。可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:

1)甲、乙开始下滑时的加速度大小a

2)木板第一次碰撞后反弹上升到最高点的过程中,物块相对木板的位移大小x

【答案】1gsinθ;(2

【解析】

1)依题意,由分析可得,开始下滑时,甲乙相对静止,将甲乙视为整体,由牛顿第二定律得:

2mgsinθ2ma

代入数据解得:agsinθ

2)木板刚要碰到底端挡板时,木块与物块的速度记为v1,则有:

代入数据解得:

木板碰到挡板后反弹,沿斜面向上运动,而物块仍沿木板表面向下运动,对木板有:

μmgcosθ+mgsinθma2

又:

μtanθ

联立解得:a22gsinθ

反弹过程木块的初速度大小为:

v2v1

木板减速到零,所需时间记为t2,运动的位移记为x,则有:

代入数据解得:

故:

对物块有:

mgsinθμmgcosθma

又:

μtanθ

联立解得:a0

即物块在木板上相对地面匀速下滑,在t2时间内,物块下滑的位移为:

则木板第一次反弹上升到最高点的过程中,物块相对木板的位移大小为:

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