如图所示,质量为m=5kg的长木板放在水平地面上,在木板的最右端放一质量也为m=5kg的物块A.木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.3,物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.2.现用一水平力

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,质量为m=5kg的长木板放在水平地面上,在木板的最右端放一质量也为m=5kg的物块A.木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.3,物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.2.现用一水平力F=60N作用在木板上,使木板由静止开始匀加速运动,经过t=1s,撤去拉力.设物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.(g取10m/s2)求:

(1)拉力撤去时,木板的速度大小.
(2)要使物块不从木板上掉下,木板的长度至少多大.
(3)在满足(2)的条件下,物块最终将停在距板右端多远处.

◎ 答案

(1)4m/s;(2)1.2m;(3)0.48m

◎ 解析

(1)若在时间t=1s内,物块与长木板一起运动,加速度为a,则
                                           ①
物块受合外力                                 ②
说明物块在长木板上发生了相对滑动.
设撤去F时,长木板的速度为v1,滑块速度为v2,由动量定理可知,
对物块,有                                      ③
对系统,有                          ④
代入数据解得v1=4m/s,v2=2m/s
拉力撤去时,长木板的速度大小为4m/s.
(2)设撤去拉力后,经时间t1,两者获得共同速度为v,由动量定理可知,
对物块,有                                 ⑤
对长木板,有                    ⑥
v1v2的数值代入解得t1=0.2s,v=2.4m/s
t=1s内,物块相对于长木板的位移s1=(v1v2)t/2="1m          " ⑦
t1=0.2s内,物块相对于长木板的位移s2=(v1-v2)t1/2="0.2m      " ⑧
木板的长度最小值为L=s1+s2=1.2m
(3)滑块与木板有了共同速度后,在摩擦力作用下均做减速运动,物块相对于木板向右运动,木板和物块先后停下,设木板位移为x1,物块位移为x2,由动能定理,得
                                ⑨
                                        ⑩
这段时间内物块相对于木板的位移s3=x2x1 =0.72m.
物块最终离板右端的距离d=s1s2s3 =0.48m

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,质量为m=5kg的长木板放在水平地面上,在木板的最右端放一质量也为m=5kg的物块A.木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.3,物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.2.现用一水平力…”主要考查了你对  【动能定理】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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