题目内容

(14分)如图,可看作质点的小物块放在长木板正中间,已知长木板质量为M=4kg,长度为L=2m,小物块质量为m=1kg,长木板置于光滑水平地面上,两物体皆静止。现在用一大小为F的水平恒力作用于小物块上,发现只有当F超过2.5N时,才能让两物体间产生相对滑动。设两物体间的最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小,重力加速度g=10m/s2,试求:

(1)小物块和长木板间的动摩擦因数。
(2)若一开始力F就作用在长木板上,且F=12N,则小物块经过多长时间从长木板上掉下?
(1)0.2 (2)2s

试题分析:(1)设两物体间的最大静摩擦力为f,当F=2.5N作用于m时,对整体由牛顿第二定律有
                  ①(2分)
对M,由牛顿第二定律
                  ②(2分)
由①②可得
f=2N
小物块竖直方向上受力平衡,所受支持力N=mg,由摩擦力性质
f="μmg"
得μ=0.2                     ③(2分)
(2)F=12N作用于M时,两物体发生相对滑动,设M、m加速度分别为a1、a2,
对M,由牛顿第二定律
                     ④(1分)
得a1=2.5m/s2
对m,由牛顿第二定律
                   ⑤(1分)
得a2=2m/s2
由匀变速直线运动规律,两物体在t时间内位移为
                  ⑥(1分)
                  ⑦(1分)
m刚滑下M时
                 ⑧(1分)
由⑥⑦⑧得
t=2s               (3分)
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