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一質量為m=4kg的長木板靜止在水平面上,長木板與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.1,一質量為2kg的小物塊(可視為質點),從長木板左端以6m/s的水平速度開始沿長木板滑動,如圖所示.由于摩擦的緣故,小物塊恰好停在長木板的右端,已知小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為0.4,求:
(1)小物塊和長木板的加速度大小和方向;
(2)當長木板的速度剛好與小物塊的速度相同時,長木板運動的時間;
(3)長木板的長度.
分析:(1)小滑塊受重力、支持力和向后的滑動摩擦力,根據牛頓第二定律列式求解加速度;長木板受向前的滑動摩擦力和向后的摩擦力,首先判斷出能夠滑動,然后根據牛頓第二定律列式求解加速度;
(2)根據速度時間關系公式列式求解即可;
(3)兩個木塊的位移差等于長木板的長度,根據位移時間關系公式列式求解即可.
解答:解:(1)根據牛頓第二定律,小物塊的加速度大小為:a1=
f1
m1
=μ1g=4m/s2
,方向與v1方向相反;
長木板的加速度大小為:a2=
f1-f
m
=
μ1m1g-μ(m1+m)g
m
=0.5m/s2
,方向與v1同向;
(2)設經過時間t長木板與小物塊剛好達到相同的速度.
經過時間t小物塊的速度大小為v=v1-a1t;
經過時間t長木板的速度大小為v=a2t;
解得t=
4
3
s≈1.3s
;
(3)當小物塊與長木板達到相同速度后,二者一起以相同的加速度做勻減速運動,直至停止.
由題意可分析得出,當二者速度剛好相等時,小物塊恰好運動到長木板的右端.
經過時間t小物塊的位移為x1=v1t-
1
2
a1t2
;
經過時間t長木板的位移為x2=
1
2
a2t2

長木板的長度為L=x1-x2=4m;
答:(1)小物塊的加速度大小為4m/s2,方向與速度反向;長木板的加速度大小為0.5m/s2,方向與速度方向相同;
(2)當長木板的速度剛好與小物塊的速度相同時,長木板運動的時間為1.3s;
(3)長木板的長度為4m.
點評:本題關鍵明確木塊和木板的運動規(guī)律和受力特點,根據牛頓第二定律求解出加速度后根據運動學公式規(guī)律聯(lián)立求解.
練習冊系列答案
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(2)行李做勻加速直線運動的時間.

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(1)行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大;
(2)行李從A運動到B的時間;
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(1)經過多長時間鐵塊從木箱上滑落?
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(1)該物體受到的摩擦力大;
(2)物體與斜面間的動摩擦系數(shù).
(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

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J.

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