题目内容


如图所示,质量M=4.0 kg的长木板B静止在光滑的水平地面上,在其右端放一质量m=1.0 kg的小滑块A(可视为质点).初始时刻,A、B分别以v0=2.0 m/s向左、向右运动,最后A恰好没有滑离B板.已知A、B之间的动摩擦因数μ=0.40,取g=10 m/s2.求:

(1)A、B相对运动时的加速度aA和aB的大小与方向;

(2)A相对地面速度为零时,B相对地面运动已发生的位移大小x;

(3)木板B的长度l.


(1)A、B分别受到大小为μmg的摩擦力作用,根据牛顿第二定律

对A物体有μmg=maA     (1分)

则aA=μg=4.0 m/s2      (1分)

方向水平向右    (1分)

对B物体有μmg=MaB        (1分)

则aB=μmg/M=1.0 m/s2            (1分)

方向水平向左        (1分)

(2)开始阶段A相对地面向左做匀减速运动,到速度为零时所用时间为t1,则v0=aAt1,解得t1=v0/aA=0.50 s                     (1分)

(3)A先向左匀减速运动至速度为零后,后相对地面向右做匀加速运动,加速度大小仍为aA=4.0 m/s2

B板向右一直做匀减速运动,加速度大小为aB=1.0 m/s2(1分)

当A、B速度相等时,A滑到B最左端,恰好没有滑离木板B,故木板B的长度为这个全过程中A、B间的相对位移. (1分)

vB=v0-aBt1=1.5 m/s     (1分)

设由A速度为零至A、B速度相等所用时间为t2,则aAt2=vB-aBt2

解得t2=vB/(aA+aB)=0.3 s

共同速度v=aAt2=1.2 m/s     (1分)

从开始到A、B速度相等的全过程,利用平均速度公式可知A向左运动的位移

xA== m=0.32 m      (1分)

B向右运动的位移xB== m=1.28 m           (1分)

B板的长度l=xA+xB=1.6 m        (1分)

答案 (1)A的加速度大小为4.0 m/s2,方向水平向右

B的加速度大小为1.0 m/s2,方向水平向左

(2)0.875 m

(3)1.6 m


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