题目内容

【题目】如图所示,质量M=10kg的长木板静止在水平地面上,某时刻开始在长木板右端施加F=20N向右的水平拉力,t=4s时,在长木板右端轻轻地放上一个质量为m=2kg的小物块,已知小物块与长木板间的动摩擦因数,长木板与水平地面间的动摩擦因数,长木板足够长,取g=10m/s2。

(1)放上小物块后,求小物块、长木板的加速度大小;

(2)求两者达到相同的速度需要的时间及共同速度的大小;

(3)为了使小物块不从长木板上滑落,长木板至少需要的长度。

【答案】(1)2m/s2,0.4m/s2;(2)2.5s,5m/s;(3)5m。

【解析】

(1)放上小物块后,分别对小物块、长木板受力分析,由牛顿第二定律可得,对小物块:

解得:

对长木板:

解得:

;

(2)在长木板上放小物块前,由牛顿第二定律可得,对长木板:

解得:

t=4s时长木板的速度大小:

小物块放在长木板上后,二者都做匀加速直线运动,设经过时间二者速度达到相同:

解得:

所以两者达到相同的速度需要的时间为2.5s,此时两者的共同速度大小:

;

(3)当两者达到相同的速度时小物块如果刚好到达长木板的左端,此时长木板的长度即为使小物块不从长木板上滑落条件下的最小长度,小物块放在长木板上后至两者达到相同的速度的过程中,小物块运动的位移

长木板运动的位移

则长木板的最小长度

。

练习册系列答案
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【题目】某实验小组利用如图1所示的装置,探究物体的加速度与合外力、质量关系,将光电门A、B固定在一端带定滑轮的长木板上的适当位置,小车上固定有挡光片,挡光片宽度d较小,可将挡光片经过光电门过程中的平均速度近似看成小车经过A、B两点的瞬时速度。

实验进行了如下的操作:

(1)将长木板没有定滑轮的一端适当垫高,以平衡小车下滑时所受的摩擦力。具体操作为:小车_____(填“挂着”或“不挂”)钩码,反复调整垫块位置(或高度),将小车从长木板上轻推一下,观察小车的运动情况,使小车经过光电门A、光电门B时的挡光时间_________(填“相等”或“不相等”)。

(2)将小车和钩码用细绳拴接,跨过定滑轮后将小车从长木板的一定高度处由静止释放。已知钩码的质量为m,小车与挡光片的总质量为M,挡光片的宽度为d,两光电门之间的距离为s,小车经过光电门A、光电门B时的时间分为t1和t2。下列:

①小车经过光电门A、光电门B的瞬时速度的表达式分别为vA=_________,vB=_________,加速度的表达式a=_________。(用题中已知物理量表示)

②该小组的同学在探究加速度与外力的关系时,保持小车与挡光片的总质量M不变,通过改变钩码的质量m,得到了多组实验数据,画出小车的a-F图像(实验中满足m<<M,F≈mg),如图2所示。如果实验误差很小,则a-F图像应为____(填“甲”“乙”或“丙”)图线;如果长木板保持水平或倾角过小,则a-F图像应为____(填“甲”“乙”或“丙”)图线。

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