如图,质量m1=lkg的长木板在水平恒力F=l0N的作用下沿光滑的水平面运动,当木板速度为υ=2m/s时,在木...

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如图,质量m1 =lkg的长木板在水平恒力F=l0N的作用下沿光滑的水平面运动,当木板速度为υ=2m/s时,在木板右端无初速轻放一质量为m2=1.5kg的小物块,此后木板运动s0 =1.5m时撤去力F,已知物块与木板间动摩擦因素μ=0.4,木板长L=1.3m,g取10m/s2.

    (1)求撤去水平力F时木板的速度大小;

    (2)通过计算分析物块是否滑离木板;若滑离木板,计算物块在木板上的运动时间;若未滑离木板,计算物块和木板的共同速度大小

如图,质量m1=lkg的长木板在水平恒力F=l0N的作用下沿光滑的水平面运动,当木板速度为υ=2m/s时,在木...

【回答】

(1)设物块刚放上木板后木板和物块的加速度大小分别为aa2,由牛顿第二定律,

对木板有:                        F-μm2g=m1a1                    ①(1分)

对物块有:                          μm2g=m2a2                             ②(1分)

假设撤去力F前,物块未滑离木板,设从物块放上木板至撤去力F经历的时间为t1,由运动学方程, 对木块有:                                        s0=v0t1+如图,质量m1=lkg的长木板在水平恒力F=l0N的作用下沿光滑的水平面运动,当木板速度为υ=2m/s时,在木... 第2张                  ③(1分)

该过程中物块位移              s块= 如图,质量m1=lkg的长木板在水平恒力F=l0N的作用下沿光滑的水平面运动,当木板速度为υ=2m/s时,在木... 第3张                    ④(1分)

由①~④式可得物块相对木板的位移大小

                                 s相1= s0-s块=1m < L=1.3m           ⑤(1分)

故假设正确,即撤去力F时,物块未滑离木板,

此时木板速度大小                v板=v0+ a1t1                              ⑥(1分)

由①②③⑥式可得:              v板=4m/s                           (1分)

(2)撤去力F后,木板作匀减速运动,设其加速度大小为a3,由牛顿第二定律有:

                                           μm2g=m1a3                             ⑦(1分)

假设撤去力F后物块未滑离木板,经时间t2两者速度达到共同速度v共,物块相对木板的位移大小为s相2,由运动学方程有:

                                   v=v板- a3t2= a2t1+ a2t2             ⑧(1分)

                                 s相2=如图,质量m1=lkg的长木板在水平恒力F=l0N的作用下沿光滑的水平面运动,当木板速度为υ=2m/s时,在木... 第4张t2  - 如图,质量m1=lkg的长木板在水平恒力F=l0N的作用下沿光滑的水平面运动,当木板速度为υ=2m/s时,在木... 第5张t2                ⑨(2分)

可得物块相对木板的总位移 s相1+ s相2=1.2m< L=1.3m          ⑩(1分)   

故假设成立,最终物块未离开木板,二者一起作匀速直线运动,由⑧式可得:

                                            v共=2.8m/s                         (1分)

知识点:牛顿运动定律的应用

题型:计算题

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