题目内容

如图所示,质量M=8kg的长木板放在光滑水平面上,在长木板的右端施加一水平恒力F=8N,当长木板向右运动速率达到v1=10m/s时,在其右端有一质量m=2kg的小物块(可视为质点)以水平向左的速率v2=2m/s滑上木板,物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.2,小物块始终没离开长木板,取10m/s2,求:

(1)经过多长时间小物块与长木板相对静止;

(2)长木板至少要多长才能保证小物块始终不滑离长木板;

(3)上述过程中长木板对小物块摩擦力做的功.

(1) 14m/s    (2) 48m    (3)192J


解析:

(1)小物块的加速度为:a1=μg=2m/s2, 水平向右         

长木板的加速度为:0.5m/s2,水平向右              

令刚相对静止时他们的共同速度为v,以木板运动的方向为正方向

对小物块有:v=-v2+a1t                                            

对木板有:v= v1+a2t                                        

代入数据可解得:t=8s; v=14m/s                               

(2)此过程中小物块的位移为:x1==48m             

长木板的位移为:x2==96m                                     

所以长板的长度至少为:L= x2-x1=48m                              

(3)长木板对小物块摩擦力做的功为(J)   

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