题目内容

【题目】如图所示,以水平地面建立x轴,有一质量m=1kg的小木块放在质量为M=2kg的长木板的左端A点,已知木板与地面的动摩擦因数为1=0.1,木块与木板间的动摩擦因数2=0.5,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始时m与M—起向右运动,已知木板A点经过坐标原点O时的速度为v0=10m/s,在坐标为x=27.5m处的P点有一固定的挡板,木板B端与挡板发生弹性碰撞后立即反向弹回,在以后的运动中小木块恰好没有从木板上落下。取g=l0m/s2,求:

(1)木板的长度L及小木块在木板上滑动的时间t;

(2)最终木板停止时A点的位置坐标。

【答案】(1) , (2)

【解析】(1)对木块和木板组成的系统,根据牛顿第二定律得:
μ1(M+m)g=(M+m)a1,解得a1=-1m/s2
设木板B端与挡板碰前的速度为v,根据匀变速直线运动规律得:
v2-v02=2a1(x-L)


碰后对木块,由牛顿第二定律:-μ2mg=ma2

解得a2=-5m/s2
对木板:μ2mg+μ1(M+m)g=Ma3

解得a3=4m/s2
依题意,碰后ts共速,由速度公式v+a2t=-v+a3t

解得t=v

木块与木板的相对位移:

联立解得L=18m v=9m/s t=2s

(2)共速后的速度v共=v+a2t=-1m/s方向向左,因μ1<μ2,故整体一起向左匀减速到停止,碰后对木板分析,由运动公式:

故A点的坐标xA=x+x1+x2-L=-1m

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