题目内容

19.如图,质量M=4kg的木板长L=4m,静止在光滑的水平地面上,其水平上表面左端静置一个质量m=2kg的小滑块(可视为质点),小滑块与板间的动摩擦因数μ=0.2.从某时刻开始,用水平力F=10N一直向右拉滑块,直至滑块从木板上滑出.g取10m/s2.求:
(1)滑块加速度a1的大小;
(2)滑块离开木板时速度v的大小;
(3)若水平力F作用t1=1.2s时撤去,则全过程滑块与木板的相对位移△s多大.

分析 (1)对滑块,运用牛顿第二定律可求得其加速度a1.
(2)根据牛顿第二定律求出木板的加速度,结合位移关系求出运动的时间,从而得出滑块离开木板时速度v的大小.
(3)根据牛顿第二定律求出撤去拉力后滑块的加速度,抓住滑块与木板共速,结合速度公式和位移公式求出F作用的时间,再求出两者对地的位移,从而求得相对位移.

解答 解:(1)对滑块,由牛顿第二定律得:
   F-μmg=ma1.
解得 a1=3m/s2;
(2)对木板,由牛顿第二定律得:
   μmg=Ma2.
解得 a2=1m/s2;
它们的位移关系为 $\frac{1}{2}$a1t2-$\frac{1}{2}$a2t2=L
解得 t=2s;
滑块速度为 v=a1t=3×2=6m/s;
(3)设撤掉F后,滑块先减速后共速,减速时由牛顿第二定律得
    μmg=ma3.
解得 a3=2m/s2;
刚撤掉F时滑块的速度 v1=a1t1=3×1.2=3.6m/s
撤掉F滑块的位移 s1=$\frac{1}{2}{a}_{1}{t}_{1}^{2}$=$\frac{1}{2}×3×1.{2}^{2}$=2.16m
又 v1-a3t2=a2(t1+t2)
F撤掉后滑块的位移为
    s3=v1t2-$\frac{1}{2}{a}_{3}{t}_{2}^{2}$
联立解得 s3=2.24m
最终木板的总位移 s2=$\frac{1}{2}{a}_{2}({t}_{1}+{t}_{2})^{2}$
联立解得 s2=2m
所以全过程滑块与木板的相对位移△s=s1+s3-s2=2.4m
答:
(1)滑块加速度a1的大小为1m/s2;
(2)滑块离开木板时速度v的大小为6m/s;
(3)若水平力F作用t1=1.2s时撤去,则全过程滑块与木板的相对位移△s为2.4m.

点评 解决本题的关键理清滑块和木板的运动情况,抓住位移关系和速度关系,结合牛顿第二定律和运动学公式灵活求解.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网