题目内容

【题目】如图所示,质量M=4.0kg的长木板静止在光滑的水平地面上,小物块的质量m=1.0kg,以初速度=5m/s冲上长木板,物块与长木板间的动摩擦因数=0.2.取.求:

(1)若长木板固定,为使物块不滑离长木板,长木板至少为多长?

(2)若长木板不固定,为使物块不滑离长木板,长木板至少为多长?

(3)若长木板的长度L=2.5m,在物块冲上长木板的同时,给长木板施加一水平向右的恒力F,为使物块从长木板上滑下,求F的大小范围.

【答案】(1)L=6.25m (2)=5m (3)当F<10N时,物块从长木板右端滑下;当F>10N时,物块从长木板左端滑下。

【解析】

(1)对m,根据牛顿第二定律:

解得:

当物块滑到长木板最右端时,速度刚好为0,则:

代入数据解得:L=6.25m

(2) 根据牛顿第二定律,对m:

对M:

代入数据:,

设历时,m与M共速,此时物块刚好滑到长木板的最右端,则

m的位移:,

M的位移:

又

代入数据解得:=5m

(3)当F较小时,物块做匀减速直线运动到长木板的最右端时,两者刚好共速.

对m:

对M:

历时共速,则

m的位移:

M的位移:

代入数据:F=10N

故当F<10N时,物块从长木板右端滑下

当F较大时,物块从长木板左端滑下,此种情况下,物块先做匀减速直线运动,经过一段时间与长木板共速,此后,物块相对长木板向左滑动,直至从左瑞滑离长木板.

在物块相对长木板向左滑动过程中:对m:,摩擦力方向向右;

对M:

要使物块滑离长木板,则,代入數据:F>10N

故当F>10N时,物块从长木板左瑞滑下

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