题目内容

(8分)如图13所示,质量为M的木板长为L,木板的两个端点分别为AB,中点为O,木板置于光滑的水平面上并以v0的水平初速度向右运动。若把质量为m的小木块(可视为质点)置于木板的B端,小木块的初速度为零,最终小木块随木板一起运动。小木块与木板间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求:

(1)小木块与木板相对静止时,木板运动的速度;

(2)从小木块放上木板到它与木板相对静止的过程中,木板运动的位移;

(3)小木块与木板间的动摩擦因数μ的取值在什么范围内,才能使木块最终相对于木板静止时位于OA之间。

解:(1)小木块在木板上滑动直至相对静止的过程中系统动量守恒,设相对静止时共同速度为,则

……①

解得                        ……②                           (2分)

(2)从小木块放上木板到它与木板相对静止的过程中,设木板运动的位移为,对木板应用动能定理

                   ……③

又因为                 …………④

解得                                                 (3分)

(3)设小木块恰好相对静止在A点,对系统由能量守恒和功能关系可得:

               ……⑤

由①、④、⑤三个方程解得

                                                       (1分)

设小木块恰好相对静止在O点,对系统由能量守恒和功能关系可得:

              ……⑥

由①、④、⑥三个方程解得

                                                       (1分)

所以要使木块m最终滑动到OA之间,值应取为

μ (不等式中用大于号表示也算正确)     (1分)

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