题目内容
【题目】如图所示,一个质量为m=2kg的小物块(可看成质点)开始时静止在高度h=0.2m、长度L=4m、质量M=1kg的木板AB的最左端A处,C点为AB的中点。木板上表面AC部分粗糙,CB部分光滑,下表面与水平地面间的动摩擦因数=0.1.现对小物块施加一个水平向右的大小为F=12N的恒力,木板和小物块恰好能保持相对静止。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2
(1)求小物块与木板上表面AC部分间的动摩擦因数
(2)如果对小物块施加一个水平向右的大小为F=14N的恒力,当小物块运动到达C点时,小物块和木板的速度各为多少?
(3)在第(2)问的情况下,当小物块到达C点时撤去F,求小物块落地时与木板B端的水平距离。
【答案】(1);(2)8m/s,6m/s。
【解析】
试题分析:(1)因为木板和小物块恰好能保持相对静止,并且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,根据牛顿第二定律
对整体:
对小物块:
解得:
(2)若F=14N,此时小物块与木板发生相对滑动,对木块受力分析,根据牛顿第二定律有
可得木板加速度a2=3m/s2
对小物块有
可得小物块加速度 a3=4m/s2
根据位移关系有,可得t1=2s
设小物块到C点时小物块和木板各自的速度分别为v1、v2
,
(3)当小物块到达C点撤去F后,小物块水平方向不受力,做匀速直线运动。木板受到地面的摩擦力不变,由牛顿第二定律得:,代入数据得:
设再经过t2小物块离开木板,则:
代入数据得:
离开时木板的速度:
小物块离开木板后做平抛运动,平抛的运动时间:
该过程小物块沿水平方向的位移:
木板在水平方向做匀减速运动,其加速度:
时间内木板的位移:
所以小物块落地时与木板B端的水平距离:
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