如图所示,质量M=2Kg的长板静止在水平地面上,与地面的动摩擦因数μ1=0.1,另一个质量为m=1Kg的小滑块以6m/s

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  • 解题思路:(1)若木板不固定,滑块滑上木板滑块做匀减速直线运动,木板做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律分别求出它们的加速度,求出两物体速度相同时所需的时间,从而求出小滑块相对地面的位移大小.

    (2)根据运动学公式求出两物体在速度相等前木板的位移,速度相等后一起做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律和运动学公式求出匀减速直线运动的位移,从而得出木板相对地面运动位移的最大值.

    (3)当两者速度相等时,滑块没有离开长木板,以后就不会离开,根据两者运动的位移关系即可求解长木板的最小长度,则小滑块能离开长木板,则长度不能超过最小长度.

    (1)设滑块在木板上滑动时 的加速度为a1,滑动的时间为t1,由牛顿第二定律得:

    μ2mg=ma1

    设滑块与木板相对静止达共同速度时的速度为v,所需的时间为t,木板滑动时的加速度为a2,则由牛顿第二定律得:

    μ2mg-μ1(M+m)g=Ma2

    v=v0-a1t

    v=a2t

    滑块相对于地面的位移为:

    x=v0t−

    1

    2at2

    达共同速度后的加速度为a3.发生的位移为s,则有:

    a31g=1m/s2

    s=

    v2−v02

    2a3

    小滑块自滑上长板到最后静止(相对地面)的过程中运动的路程:

    l=x+s

    代入有关数据得:

    l=3.5m

    (2)从开始到速度相等的过程中,木板相对于地面运动的位移为:

    x1=

    1

    2a2t2,

    则在整个过程中长木板相对地面运动的最大路程为:l′=x1+s=1m

    (3)当两者速度相等时,滑块没有离开长木板,以后就不会离开,此过程,滑块相对于地面的位移为:

    x=v0t−

    1

    2at2

    木板相对于地面运动的位移为:

    x1=

    1

    2a2t2,

    则△x=x-x1

    带入数据得:△x=3m

    所以若在运动过程中,小滑块能离开长木板,则长木板的长度最大不能超过3m.

    答:(1)若木板足够长,小滑块自滑上长木板到相对木板静止的过程中,小滑块相对于地面运动的路程为3.5m.

    (2)若木板足够长,在整个过程中长木板相对地面运动的最大路程为1m.

    (3)若在运动过程中,小滑块能离开长木板,则长木板的长度最大不能超过3m.

    点评:

    本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律.

    考点点评: 本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用,关键理清滑块和木板的运动情况,结合牛顿第二定律和运动学公式求解.