题目内容

【题目】如图所示,在固定的斜面A上放一与斜面等长厚度不计的长木板B,可视为质点的物块C放在长木板正中央,整个系统均静止。已知物块与长木板间的动摩擦因数,物块与斜面间的动摩擦因数为,斜面长为L=2m,倾角为θ=37°。重力加速度g取10m/s2,sm37°=0.6,cos37°=0.8,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,现用力拉长木板,使长木板沿斜面做匀加速运动,求:

(1)物块恰不能相对于长木板滑动时,长木板的加速度大小;

(2)长木板的加速度为多大时,物块恰不从斜面顶端滑出;

(3)在满足(2)情况下,求物块从开始运动到滑回斜面底端的时间。

【答案】(1);(2);(3)

【解析】

(1)物块在长木板摩擦力的作用下向上做匀加速直线运动,其加速度为,由牛顿第二定律得

故

所以物块恰不能相对于长木板滑动时,长木板的加速度大小为1m/s2。

(2)长木板在外力作用下,开始拉动长木板至物块刚离开长木板这段时间内,设长木板做加速度为的匀加速直线运动,所经历时间为,则在这段时间内长木板移动的距离为,物块移动的距离为,有

,

物块和长木板之间的相对位移为斜面边的一半,故有

设物块离开长木板后在桌面上匀减速运动的加速度大小为,则有

设物块在桌面上通过的位移大小为,经历时间为后停下,将物块的匀减速运动看做由静止开始的匀加速运动,则有

物块恰好没有滑出斜面上端有

联立解得

,,

即长木板的加速度为时,物块不从斜面顶端滑出。

(3)物块从斜面顶端滑到底端过程,设加速度大小为,所经历时间为,有

又

,

物块从开始运动到滑回斜面底端的时间

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