如图所示,一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量M=4kg,长度L=1.4m;木板右端放着一个小滑块N,小滑块质

如图所示,一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量M=4kg,长度L=1.4m;木板右端放着一个小滑块N,小滑块质量m=1kg,其尺寸远小于L,小滑块与木块之间的动摩擦因数μ=0.4 (g=10m/s2).
(1)现用恒力F作用在木板M上,为了使得N能从M上面滑落下来,问:F大小的范围是什么?
(2)其他条件不变,若恒力F=22.8N,且始终使用在M上,最终使得N能从M上面滑落下来.问:N在M上面滑动的时间是多长?
爱情良民 1年前 已收到1个回答 举报

gu2168635 幼苗

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解题思路:(1)分别隔离对M、N分析,当M、N发生相对滑动时,摩擦力等于滑动摩擦力,根据牛顿第二定律分别求出M、N的加速度,抓住木板的加速度大于滑块的加速度求出拉力F的大小范围.
(2)根据牛顿第二定律分别求出木板和木块的加速度,结合位移之差等于板长,运用运动学公式求出N在M上面滑动的时间.

(1)小滑块与木板间的滑动摩擦力f=μN=μmg,它在f作用下向右做匀加速运动的加速度为:a1=[f/m]=μg=4 m/s2
木板在拉力F和f作用下向右做匀加速运动的加速度为:a2=[F−f/m]
而要使N能从M上面滑落下来的条件是a2>a1
所以得:F>μ(M+m)g=20 N
(2)设N在M上面滑动的时间为t,当恒力F=22.8 N时,木板的加速度为:
a2=[F−f/M=
22.8−0.4×10
4]═4.7 m/s2
小滑块在时间t内运动的位移为:s1=[1/2]a1t2
木板在时间t内运动位移为:s2=[1/2]a2t2
因s2-s1=L
得:
1
2×4.7 t2-
1
2×4t2=1.4,
解得:t=2 s.
答:(1)F的大小范围为F>20N;
(2)N在M上面滑动的时间是2s.

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: 解决本题的关键理清m和M的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.

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