問題詳情:
如圖所示,厚0.2m、長2m的木板AB靜止在粗糙水平地面上,C為其中點.木板上表面AC部分光滑,CB部分粗糙,下表面與水平地面間的動摩擦因數μ1=0.1.木板右端靜止放置一個小物塊(可看成質點),它與木板CB部分的動摩擦因數μ2=0.2.已知木板和小物塊的質量均為2kg,重力加速度g取10m/s2.現對木板施加一個水平向右的恆力F,
(1)為使小物塊與木板保持相對靜止,求恆力的最大值Fm;
(2)當F=20N時,求小物塊經多長時間滑到木板中點C;
(3)接第(2)問,當小物塊到達C點時撤去F,求小物塊落地時與木板A端的距離.
【回答】
解:(1)小物塊能夠達到的最大加速度為am
μ2mg=mam
解得:a
對整體進行受力分析
Fm﹣μ1(M+m)g=(M+m)am
解之得 Fm=12N
(2)此時小物塊相對於長木板發生相對滑動
對長木板受力分析 F﹣μ1(M+m)g﹣μ2mg=Ma1
得a1=6m/s2
小物塊加速度a2=μ2g=2m/s2
可得 ts
(3)撤掉外力時各自速度分別為v1、v2
v1=a1t1=6×=3m/s v2=a2t1=2×=m/s
撤掉外力後,物塊勻速,木板勻減速加速度為a3
μ1(M+m)g=Ma3
得a3=2m/s2
設小物塊從長木板中點滑動到最左端時長木板速度為v3,以長木板為參考系,則有
2a3×=
可得此時m/s
此時長木板的做減速運動加速度為μ1Mg=Ma4,
得a4=1m/s2
此後小物塊做平拋運動,長木板做勻減速度運動,落地時距長木板左端的距離為
﹣=0.38m
答:(1)為使小物塊與木板保持相對靜止,求恆力的最大值為12N;
(2)當F=20N時,小物塊經s滑到木板中點C;
(3)當小物塊到達C點時撤去F,小物塊落地時與木板A端的距離為0.38m.
知識點:牛頓運動定律的應用
題型:計算題