如图1,光滑的水平面上有一质量M=4kg足够长的木板,它的中点放一质量m=4kg的小物体,m与M之间的动摩擦因数μ=0.

1个回答

  • 解题思路:(1)先判断出两物体是否发生了相对滑动,然后利用牛顿第二定律分别求出加速度,(2)求出木板和小物块在0-2s和2-6s内分别前进的位移,产生的内能等于Q=μmg△X即可求得

    (1)前2s,若m、M相对静止则其共同的加速度a=

    F1

    m+M=2.5m/s2,

    M受到的合外力F'=Ma=10N,fmax=μmg=8N,因为F'>fmax所以M、m不会相对静止,发生相对滑动

    以m:F-μmg=ma

    a=

    F−μmg

    m=

    20−8

    4m/s2=3m/s2

    以M:μmg=Ma2

    a2=

    μmg

    M=2m/s2

    (2)在前2s内:

    m的位移x1=

    1

    2at2=

    1

    2×3×22m=6m

    M的位移x2=

    1

    2a2t2=

    1

    2×2×22m=4m

    2s末,m的速度v1=a1t=6m/s

    M的速度v2=a2t=4m/s

    2s后:

    m的加速度:F′-μmg=ma′

    a′=

    F′−μmg

    m=

    12−8

    4m/s2=1m/s2

    M的加速度为μmg=Ma′

    a′=

    μmg

    M=

    8

    4m/s2=2m/s2

    设再经过t0时间两物速度相同为V,则

    V=v1+a′t0=v2+a2t0

    解得t0=2s,V=8m/s

    此后两物体以相同的速度做匀加速运动.

    t0内:m的x′1=

    v1+V

    2t0=

    6+8

    2×2m=14m

    M的x′2=

    v2+V

    2t0=

    4+8

    2×2m=12m

    产生的热量Q=μmg(x1+

    x′1−x2−

    x′2)=32J

    答:(1)前2s内,小物体和木板的加速度各是3m/s2,2m/s2

    (2)6s内摩擦产生的热量Q是32J

    点评:

    本题考点: 牛顿第二定律;能量守恒定律.

    考点点评: 本题考查学生的读图的能力,要能够根据F-t图象分析物体的运动情况,需要注意的是在0~2 s时两物体发生了相对滑动

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