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