题目内容

13.如图,有一木板静止在光滑的水平面上,质量为M=4kg,长为L=1.4m.木板的右端放一可视为质点的小木块,质量为m=1kg,两者之间的动摩擦因数为μ=0.4,取g=10m/s2.求:
(1)现用水平恒力F作用在木板上,要使m能够从M上滑落下来,则恒力的至少是多大?
(2)其它条件不变,若恒力F=22.8N,且始终作用在M上,最终m能从M上滑落下来,求m在M上滑动的时间是多长?

分析 (1)小物块在木板上滑动时,根据牛顿第二定律,求出木块和木板的加速度,当木板的加速度大于木木块的加速度时,m就会从M上滑落下来.
(2)恒力F=22.8N,m在M上发生相对滑动,设m在M上面滑动的时间为t,求出木块在t内的位移,两者位移之差等于木板的长度L.

解答 解:(1)小滑块与木板间的滑动摩擦力:f=μN=μmg   
小滑块在滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度:a1=$\frac{f}{m}$=μg,
木板在拉力F和滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度:a2=$\frac{F-f}{M}$,
使m能从M上面滑落下来的条件是a2>a1   
即:$\frac{F-f}{M}$>μg,解得:F>20N,故F的范围为 F>20N;
(本问也可按临界情况即a1=a2的情况求解,然后再得出拉力范围)
(2)设m在M上滑动的时间为t,当恒力F=22.8N,木板的加速度:a2=$\frac{F-f}{M}$,
小滑块在时间t内运动位移:S1=$\frac{1}{2}$a1t2,
木板在时间t内运动位移:S2=$\frac{1}{2}$a2t2,因:S2-S1=L,
解得:t=2s,故m在M上滑动的时间为2s.
答:(1)若现用恒力F的作用于木板M上为使m能从M上滑落,F的大小范围是 F>20N;
(2)用恒力F=22.8N且始终作用于M上,最终使m能从M上滑落,m在M上滑动的时间为2s.

点评 解决本题的关键知道m在M上发生相对滑动时,M的加速度大于m的加速度.以及知道m在M上滑下时,两者的位移之差等于滑板的长度.

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