题目内容

如图所示,长度L=1m、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μ=0.1.现突然给木板一向左的初速度v0=2m/s,同时对小物块施加一水平向右的恒定拉力F=10N,经过一段时间后,物块与木板相对静止,取g=10m/s2,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。

 


   (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   (1分)

       可见木板此时恰好回到原位置,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)

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