(1)施力后物块与木板发生相对滑动,刚施力时,弹簧不发生形变,根据牛顿第二定律:
μmg=ma
解得a=μg=0.2×10=2m/s2
物块达到最大速度时合力为零,有:
kx=μmg
解得x=
μmg
k=
0.2×10
25m=0.08m.
(2)对木板应用牛顿定律F-μmg=Ma1.
解得a1=
F?μmg
M=
12?0.2×10
4m/s2=2.5m/s2
木板做初速度为0的匀加速运动vt2=2a1s板
所以s板=
vt2
2a1=
0.25π2
5=0.5m
根据简谐振动的对称性s块=2x=0.16m
系统增加的内能:Q=μmg(s板-s块)=0.2×10×(0.5-0.16)=0.68J.
(3)物块的简谐运动,振动的平衡位置距出发点0.08m,振动的周期T=2×
v
a1=2×
0.5π
2.5s=0.4πs,振幅为0.08m.
答:(1)开始施力的瞬间的物块的加速度为2m/s2,物块达到最大速度时离出发,0.08m.
(2)从开始运动到弹簧第一次拉伸到最长的过程中系统增加的内能是0.68J.
(3)物块的简谐运动,振动的平衡位置距出发点0.08m,振动的周期为0.4πs,振幅为0.08m.