問題詳情:
如圖所示,一塊質量M=2kg,長度L=8m、高度不計、表面粗糙的長木板靜止在水平面上,水平面與木板間的動摩擦因數μ=0.2。現對長木板施加一個水平向右的力F=6N使長木板開始運動,取g=10m/s2,求
(1)當t=6s時,長木板的速度;
(2)當t=6s時,立即在長木板右端無初速度放置一個質量m=1kg的小物塊(可視為質點),小物塊與木板間的動摩擦因數也是μ=0.2,求t1=12s長木板的速度; (3)從開始運動到t1=12s的過程中由於摩擦產生的熱量。
【回答】
解:(1)由牛頓第二定律 (2分),得
6s末速度 (1分)
得: (1分)
(2) 由牛頓第二定律,小物塊剛放上長木板時的加速度 (1分)
得:
長木板的加速度 (1分)
得:
小物塊加速,長木板減速,設經Δt兩者速度相等 (1分)
得:
時長木板的位移 (1分)
小物塊的位移 (1分)
小物塊相對長木板的位移為 (1分)
小物塊沒有滑出長木板,小物塊與長木板相對靜止的共同速度為v2
(1分)
又(1分)
所以8s至12s小物塊與長木板相對靜止一起勻速運動速度大小為(1分)
(3)方法一:
0—6s 長木板的位移 (1分)
摩擦產生的熱量 (1分)
6s-8s長木板的位移
摩擦產生的熱量 (1分)
小物塊相對長木板的位移 ,摩擦產生的熱量 (1分)
8s-12s 小物塊與長木板一起勻速發生的位移(1分)
摩擦產生的熱量 (1分)
0s-12s摩擦產生的總熱量 (1分)
方法二:
0—6s 長木板的位移 (1分)
6s-8s長木板的位移
8s-12s 小物塊與長木板一起勻速發生的位移 (1分)
設整個過程克服摩擦力做功為Wf,由動能定理
(2分)
(2分)
由功能原理,摩擦產生的總熱量 (1分)
知識點:牛頓第二定律
題型:計算題