如图所示,质量为M长方体木板A放在光滑的水平面上,一个质量为m小物体B从长方体木板A的最左端以水平向右的初速度v0沿木板

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  • 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),

    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.

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