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=02m、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=01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】128m/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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