解题思路:(1)当小物体相对于木板刚要滑动时,F达到最大,此时两者之间的静摩擦力达到最大值.先以小物体为研究对象,由牛顿第二定律求出加速度,再以整体为研究对象求解F的最大值.
(2)由题F=10N时,小物体相对于木板相对滑动,根据牛顿第二定律分别求出小物体和木板的加速度.当小物体离开木板时,木板相对于小物体的位移等于L,由位移公式求出时间,再由速度公式求解小物体离开木板时的速度.
(1)当小物体相对于木板刚要滑动时,设两物体的加速度为a.以小物体为研究对象,由牛顿第二定律得
μmg=ma 得到a=μg
再以整体为研究对象得 F=(M+m)a=μ(M+m)g=0.1×(3+1)×10N=4N
(2)小物体的加速度 a1=
μmg
m=μg=0.1×10=1m/s2
木板的加速度 a2=
F−μmg
M=
10−0.1×1×10
3=3m/s2
由
1
2a2t2−
1
2a1t2=L
解得物体滑过木板所用时间t=
1.6s
物体离开木板时的速度v1=a1t=
1.6m/s
答:(1)为使两者保持相对静止,F不能超过4N;
(2)如果F=10N,小物体离开木板时的速度为
1.6m/s.
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: 本题中涉及临界问题:当两接触物体刚要相对滑动时,静摩擦力达到最大.第(2)问关键抓住两物体的位移关系.