解题思路:1、在O点右侧,木块A受到的摩擦力为零,故木块A静止不动,B在地面的摩擦力作用下做匀减速运动.对B由动能定理求解.
2、当木板B突然受力F后,木块A做加速运动、木板B做减速运动,由动量守恒定律和能量守恒定律求解A、B发生相对运动到达共同速度阶段A在B上滑行的距离,判断A将从B 上表面滑落,再研究A刚好滑离B,由动量守恒定律和能量守恒定律求解,再由牛顿第二定律和运动学规律求解.
(1)在O点右侧,木块A受到的摩擦力为零,故木块A静止不动,即:vAO=0
B在地面的摩擦力作用下做匀减速运动.
设B向右运动1.25m时的速度为vB,对B由动能定理得:
−μ1mgL=
1
2m
v2B−
1
2m
v20…①
解①得:vB=2m/s
(2)当木板B突然受力F后,木块A做加速运动、木板B做减速运动,
设A、B最后达到的共同速度为v共,A、B发生相对运动到达共同速度阶段A在B上滑行的距离为S0,由动量守恒定律得:
mvB=2mv共…②
由能量守恒定律,得:
μ2mgS0=
1
2m
v2B−
1
22m
v2共…③
解②③得:S0=0.5m
由于S0>S,则说明A将从B 上表面滑落.
设A刚好滑离B时A、B的速度分别为vA、vB,由动量守恒定律得:
mvB=mvA+mvB1…④
由能量守恒定律得:μ2mgS=
1
2m
v2B−
1
2m
v2A−
1
2m
v2B1…⑤
解④⑤得:vA=0.4m/s,vB1=1.6m/s
设A在B上自O点至离开B所用的时间为t1,
对A,由动量定理有:μ2mgt1=mvA…⑥
解⑥式得:t1=0.2s
此后A以vA为初速度向右作平抛运动,设A经t2落地,t2时间内A的水平位移为x
由平抛运动规律有:h=
1
2g
t22…⑦
x=vAt2…⑧
解⑦⑧得:t2=0.2s,x=0.08m.
当A作平抛运动的同时,B向右作初速度为vB1的匀加速运动.设其加速度为aB.
由牛顿第二定律有:F-μ1mg=maB…⑨
设t2内B运动的距离为SB:SB=vB1t2+
1
2aB
t22…⑩
则B受F作用0.4s时A离O点的水平距离为:
△S=S+SB-x…(11)
解⑨⑩(11)得:
△S=0.58m.
答:(1)当木板B向右运动1.25m时,A的速度为零,B的速度大小是2m/s;
(2)若木板B向右运动1.25m时,木板B突然受到一个向右的水平作用力F=0.2mg,则水平力F作用于木板B的时间为0.4s时,木块A离O点的水平距离是0.58m.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律;平抛运动;动能定理.
考点点评: 本题是滑块在木板上滑动的类型,要分过程进行研究,运用牛顿第二定律、运动学公式和动量守恒、动能定理进行求解.