如图所示,一质量M=2.0kg的长木板静止放在光滑水平面上,在木板的右端放一质量m=1.0kg可看作质点的小物块,小物块

如图所示,一质量M=2.0kg的长木板静止放在光滑水平面上,在木板的右端放一质量m=1.0kg可看作质点的小物块,小物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.2.用恒力F向右拉动木板使木板在水平面上做匀加速直线运动,经过t=1.0s后撤去该恒力,此时小物块恰好运动到距木板右端l=1.0m处.在此后的运动中小物块没有从木板上掉下来.求:
(1)小物块在加速过程中受到的摩擦力的大小和方向;
(2)作用于木板的恒力F的大小;
(3)木板的长度至少是多少?
cyzzhz 1年前 已收到1个回答 举报

小小爱32 幼苗

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(1)设小物块受到的摩擦力为f=μN 1 =μmg=0.2×1.0×10N=2N方向水平向右.
(2)设小物块的加速度为a 1 ,木板在恒力F作用下做匀加速直线运动时的加速度为a 2 ,此过程中小物块的位移为s 1 ,木板的位移为s 2
由牛顿定律及运动规律可知:f=ma 1 a 1 =2.0m/s 2
s 1 =
1
2 a 1 t 2
s 2 =
1
2 a 2 t 2
s 2 -s 1 =l
带入数据解得:a 2 =4m/s 2
设木板受到的摩擦力为f’,f’=f,对木板根据牛顿第二定律:F-f’=Ma 2
则F=f’+ma 2 ,代入数值得出F=10N.
(3)设撤去F时小物块和木板的速度分别为v 1 和v 2 ,撤去F后,木板与小物块组成的系统动量守恒,
当小物块与木板相对静止时,它们具有共同速度v,




v 1 = a 1 t=2.0m/s
v 2 = a 2 t=4.0m/s
根据动量守恒定律得:mv 1 +Mv 2 =(m+M)v
v=
1.0×2+2.0×4.0
1.0+2.0 m/s=
10
3 m/s
对小物块:根据动能定理:fs=
1
2 m v 2 -
1
2 m v 1 2
对木板:根据动能定理:-f(s+l′)=
1
2 M v 2 -
1
2 M v 2 2
代入数据: l′=
2
3 m
所以木板的长度至少为L=l+l′=
5
3 m≈1.7m
答:(1)小物块在加速过程中受到的摩擦力的大小为2N,方向水平向右;(2)作用于木板的恒力F的大小为10N;(3)木板的长度至少是1.7m.

1年前

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