题目内容

如图所示,长度L=l m、质量M=0.25kg的木板放在光滑水平面上,质量 m=2kg的小物块(可视为质点)位于木板的左端,木板和物块间的动摩擦因数现突然给木板一向左的初速度,同时对小物块施加一水平向右的恒定拉力,经过一段时间后,物块与木板相对静止.取,求:

    (1)物块最终在木板上的位置;

    (2)上述过程中拉力F做的功和产生的内能.

(1)木块最终停在木板的中点上(2)1J


解析:

(1)由题意知木块向右作匀加速运动,木板先向左匀减速运动,再向右匀加速运动木块与木板间滑动摩擦力 (1分)

据牛顿第二定律知

木块的加速度为  (2分)

木板的加速度为  (2分)

当木块、木板具有共同速度时,两者不再发生相对滑动,一直匀速运动下去。

      解得  t  = 0.5s   (1分)

两者速度大小为 v = a1 t = 2 m/s   (1分)

可见木板此时恰回到原位置,位移为零

此过程木块的位移为   (1分)

所以木块最终停在木板的中点上. (2分)

(2)拉力F 做的功为      (2分)

产生的热能为   (3分)   

(用其他方法求得正确结果同样给5分)

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