题目内容
(12分)如图所示,质量M=10kg、上表面光滑的足够长的木板在F=50N的水平拉力作用下,以初速度v0=5 m/s沿水平地面向右匀速运动。现有足够多的小铁块,它们的质量均为m=1kg,将一铁块无初速地放在木板的最右端,当木板运动了L=1m时,又无初速度地在木板的最右端放上第2块铁块,只要木板运动了L就在木板的最右端无初速度放一铁块。(取g=10m/s2)试问:
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(1)第1块铁块放上后,木板运动了L时,木板的速度多大?
(2)最终木板上放有多少块铁块?
(3)最后一块铁块与木板右端距离多远?
(1)
(2)最终有7 块铁块放在木板上(3)
【解析】(1)木板最初做匀速运动,由
解得,
第l 块铁块放上后,木板做匀减速运动,即有:
代人数据解得:
(4分)
(2)设最终有n块铁块能静止在木板上.则木板运动的加速度大小为:
第1 块铁块放上后:![]()
第2 块铁抉放上后:![]()
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第n块铁块放上后:
由上可得:
木板停下时,
,得n=6.6。即最终有7 块铁块放在木板上。
(5分)
(3)从放上第1块铁块至刚放上第7 块铁块的过程中,由(2)中表达式可得:
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从放上第7 块铁块至木板停止运动的过程中,设木板发生的位移为d ,则:
联立解得:
(3分)
本题考查牛顿第二定律的应用,开始木板做匀速直线运动,拉力等于摩擦力,之后木板在铁块的摩擦力作用下做匀减速直线运动,可求得加速度大小,再由运动学公式可求得v1大小,第二问应用数学的归纳法求解,列出第1块、第二块…第n块放上后的位移与速度间的关系,n个式子相加可得n与初速度的关系,同理可列出第一块到第七块的位移与速度关系,从放上第7 块铁块至木板停止运动的过程中,设木板发生的位移为d,列式求解