题目内容
(12分)如图所示,一块质量为M=2kg,长L=lm的匀质木板放在足够长的水平桌面上,初始时速度为零.板的最左端放置一个质量m=lkg的小物块,小物块与木板间的动摩擦因数为μ1=0.2,小物块上连接一根足够长的水平轻质细绳,细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮(细绳与滑轮间的摩擦不计,木板与滑轮之间距离足够长,g=10m/s2),要求:
(1)若木板被固定,恒力F=4N向下拉绳,求小木块滑离木板时的速度大小v1;
(2)若不固定木板,且板与桌面间光滑,某人仍以恒力F=4N向下拉绳,求小木块滑离木板时的速度大小v2;
(3)若不固定木板,若板与桌面间有摩擦,某人以恒定速度v=1m/s向下拉绳,为使物块能从板的右端滑出,求板与桌面间的动摩擦因数μ2.
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(12分)(1)对小物块受力分析
由牛顿第二定律:
得:a=2m/s2 (1分)
运动学公式:
得:v1=2m/s (1分)
(2)对小物块、木板受力分析
由牛顿第二定律:
得:a1=2m/s2 (1分)
由:
得 :a2=2m/s2 (1分)
物块的位移:
,
木板的位移:
又:x2-x1=L (1分)
解得:
(1分)
得:
(1分)
(3)设物块在板上滑行的时间为t,物块滑到木板右端时的速度大小刚好为v,板与桌面间的动摩擦因数μ0.
对木板:
(1分)
对物块:
(1分)
解得:
(1分)
得:
(1分)
为了使物块能从板的右端滑出,
(1分)