题目内容

1.如图所示,质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4,取g=10m/s2,在铁块上加一个水平向右的拉力,试求:
(1)F增大到多少时,铁块能在木板上发生相对滑动?
(2)若木板长L=1m,水平拉力恒为8N,经过多长时间铁块运动到木板的右端?

分析 (1)F增大到AB恰好保持相对静止,且两者间的静摩擦力达到最大值,F为铁块能在木板上发生相对滑动的最小值.对木板,根据牛顿第二定律求出临界加速度,再对整体,运用牛顿第二定律求F.
(2)先由牛顿第二定律求出铁块和木板的加速度,当铁块运动到木板的右端时m和M的位移之差等于板长,由位移时间公式和位移关系列式求解时间.

解答 解:(1)设F=F1时,A、B恰好保持相对静止,此时二者的加速度相同,两者间的静摩擦力达到最大.
根据牛顿第二定律得:μ2mg-μ1(m+M)g=Ma
可得 a=2m/s2   
以系统为研究对象,根据牛顿第二定律有
  F1-μ1(m+M)g=(m+M)a
解得:F1=6N                                    
(2)铁块的加速度大小 a1=$\frac{F-{μ}_{2}mg}{m}$=4m/s2
木板的加速度大小 a2=$\frac{{μ}_{2}mg-{μ}_{1}(m+M)g}{M}$=2m/s2
设经过时间t铁块运动到木板的右端,则有
  $\frac{1}{2}{a}_{1}{t}^{2}$-$\frac{1}{2}{a}_{2}{t}^{2}$=L
解得:t=1s                                        
答:
(1)F增大到6N时,铁块能在木板上发生相对滑动.
(2)若木板长L=1m,水平拉力恒为8N,经过1s时间铁块运动到木板的右端.

点评 铁块相对于木板的运动,要在分别研究两个物体运动的基础上,关键找到位移关系.再由牛顿第二定律和位移公式研究.

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