题目内容
一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度-时间图象如图中实线所示,0~0.5 s内物块运动的速度-时间图象如图中粗虚线所示.己知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上.取重力加速度的大小g="10" m/s2,求:![]()
(1)物块与木板间动摩擦因数
、木板与地面间的动摩擦因数
;
(2)从t=0时刻到物块与木板均停止运动时,物块相对于木板的位移的大小.
(1)0.20;0.30 (2)1.125 m
解析试题分析:(1)从t="0" s时开始,木板与物块之间的摩擦力使物块加速,使木板减速,此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止。
由图可知,在t1="0.5" s时,物块和木板的速度相同。设t=0到t=t1时间间隔内,物块和木板的加速度大小分别为a1和a2,则:
①
②
式中v0="5" m/s、v1="1" m/s分别为木板在t=0、t=t1时速度的大小。
设物块和木板的质量为m,物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,由牛顿第二定律得:
③
④
联立①②③④式得:
⑤
⑥
(2)在t1时刻后,地面对木板的摩擦力阻碍木板运动,物块与木板之间的摩擦力改变方向。设物块与木板之间的摩擦力大小为f,物块和木板的加速度大小分别为
和
,则由牛顿第二定律得:
⑦
⑧
假设f<μ1mg,则
=
;由⑤⑥⑦⑧式得f=μ2mg>μ1mg,与假设矛盾。
故:
⑨
由⑦⑨式可知,物块加速度的大小
等于a1;物块的v-t图像如图中点划线所示。由运动学公式可推知,物块和木板相对于地面的运动距离分别为:
,![]()
物块相对于木板的位移的大小为:s=s2-s1
联立以上式解得:s="1.125" m
考点:本题考查动力学中的板块类问题,涉及到速度时间图象。