解题思路:(1)根据牛顿第二定律,结合运动学公式,即可求解.
(2)根据牛顿第二定律分别求出M和m的加速度,抓住位移之差等于M的长度.
(3)根据滑动摩擦力做功,使机械能转化为内能,即可求解.
(1)根据牛顿第二定律,F=ma,滑块刚放上木板前,木板的加速度a=[F/M=
10
5]=2m/s2;
再由运动学公式,当t=3s滑块刚放入木板,则木板的速度为v=at=2×3=6m/s;
(2)滑块放到木板上之后,木板受到的摩擦力大小为f=μmg=0.5×2×10=10N;方向水平向左,与水平向右的F力平衡.
因此从滑块放上木板到相对木板静止过程中,木板做匀速直线运动,直到两者共速;
由牛顿第二定律,则有:am=[f/m=
10
2]=5m/s2;
经过t=[v
am=
6/5]=1.2s,滑块与木板共同速度;
滑块的位移为s1=
1
2at2=
1
2×5×1.22=3.6m;
木板的位移为s2=vt=6×1.2=7.2m;
因此木板的长度为L=s2-s1=7.3-3.6=3.6m;
(3)滑块从放上木板到相对木板静止的过程中因摩擦而消耗的机械能,即为滑动摩擦力做的功,
则有:△E=W=fL=10×3.6=36J;
答:(1)滑块刚放上木板时木板的速度6m/s;(2)木板的长度3.6m;(3)滑块从放上木板到相对木板静止的过程中因摩擦而消耗36J机械能.
点评:
本题考点: 功能关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律.
考点点评: 解决本题的关键能够正确地受力分析,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,注意滑动摩擦力与相对位移之积才是产生内能.