解题思路:(1)由两物体的受力可以求得其加速度,由于当小物体B滑到木板A的最右端时,小物体与木板恰好相对静止,故两者末速度相等,列位移关系式,可以解得质量之比.
(2)力F的方向改变,会改变M与m间的摩擦力,进而改变加速度,依据力的改变算出M和m的加速度,代入表达式可以得到速度比值
(1)m竖直方向受重力,支持力N,F三力平衡,故有:mg=N+F,水平方向受摩擦力,由牛顿第二定律:-f=ma1,f=μN=μ(mg-F),
解得:a1=
−f
m=
−μ(mg−F)
m=−0.2μg,对M其水平方向受摩擦力大小为f,方向向右,故其加速度为:a2=
f
M=
μmg
5M,
对m由运动学得:x1=v0t+
1
2a1t2,
对M:x2=
1
2a2t2,由位移关系:x1-x2=l,代入:v0t+
1
2a1t2−
1
2a2t2=l①,
又末速度相等:a2t=v0+a1t
即:t=
v0
a2−a1②,
解得:
v02
2l=a2−a1③,
即:
v02
2l=
μmg
5M+
μg
5④,
解得
m
M=
5v02
2μgl−1
(2)若力F变为向下,对m有N=mg+F,则m的加速度变为:a1′=
−f′
m=
−μ(mg+F)
m=−
9μg
5,
M的加速度变为:a2′=
f′
M=
9μmg
5M,带入③式得:
v0′2
2l=
9μmg
5M+
9μg
5,
解得:v0′=
2l(
9μmg
5M+
9μg
5),
由④解得:v0=
2l(
μmg
5M+
μg
5),
故
v′0与v0之比为:
v0′
v0=3:1
答:(1)木板的质量M与小物体的质量m的比值为:
m
M=
5v02
2μgl−1
(2)
v′0与v0之比为:
v0′
v0=3:1
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
考点点评: 本题重点要能从位移和速度的关系式变化出质量的比值,主要就是公式的变形处理问题.