如图所示,质量为M=4kg的木板长L=1.4m,静止放在光滑的水平地面上,其右端静置一质量为m=1kg的小滑块(可视为质

如图所示,质量为M=4kg的木板长L=1.4m,静止放在光滑的水平地面上,其右端静置一质量为m=1kg的小滑块(可视为质点),小滑块与板间的动摩擦因数μ=0.4.今用水平力F=28N向右拉木板,使滑块能从木板上掉下来,力F作用的时间至少要多长?(不计空气阻力,g=10m/s2
xxxxx22yy 1年前 已收到1个回答 举报

灵魂在空气中游荡 春芽

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解题思路:根据牛顿第二定律求滑块和木板的加速度.小滑块从木板上掉下来时,由位移公式和位移关系列式得到此时板长与时间的关系.由运动学公式得到撤去F时滑块与木板的速度和时间的关系.当滑块刚好滑到木板的最左端,两者的速度相等,M与m的位移之差等于板长L.位移撤去F后,系统的动量守恒和能量守恒,由两大守恒定律列式,再联立,就可求出F最短作用时间.

设F作用时间为t,滑块在木板上滑动距离为L1.根据牛顿第二定律得:
滑块加速度为:a1=
μmg
m=0.4×10=4m/s2,
木板加速度为:a2=
F−μmg
M=
28−0.4×10
4=6m/s2
L1=[1/2]a2t2-[1/2]a1t2
即L1=t2…①
此时,滑块速度 v1=a1t=4t…②
木板速度 v2=a2t=6t…③
撤去F后,系统动量守恒,有:mv1+Mv2=(M+m)v
得v=[28t/5]…④
若滑块刚好滑到木板的最左端,由能量守恒有:μmg(L-L1)=[1/2]Mv22+[1/2]mv12-[1/2](m+M)v2…⑤
代入数据解得:t=1s
答:力F作用的时间至少要1s.

点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

考点点评: 本题首先要分析物体的运动情况,其次把握滑块不从木板上滑下的条件,即两物体之间的几何关系.再结合动量守恒、牛顿第二定律、运动学规律和能量守恒列式求解.

1年前

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