如图所示,水平地面上放置一个质量M=4.0kg、长度L=6.0m的木板,在F=8.0N的水平拉力作用下,以v0=2.0m

1个回答

  • 解题思路:(1)根据共点力平衡,抓住拉力等于摩擦力求出动摩擦因数的大小.

    (2)若物块与木板间无摩擦力,物块相对于地面静止,根据牛顿第二定律求出M的加速度,根据位移时间公式求出物块从木块上滑落的时间.

    (3)根据牛顿第二定律分别求出木块和木板的加速度,根据运动学公式求出物块和木板速度相等时两者的位移,判断木块是否滑离木板.

    (1)未放物块之前,木板做匀速运动.根据平衡条件得:

    F=μMg,

    解得μ=

    F

    Mg=

    8

    40=0.2.

    (2)若物块与木板间无摩擦力,则物块相对于地面静止,

    M的加速度大小a=

    μ(M+m)g−F

    M=

    μmg

    M=

    0.2×10

    4=0.5m/s2,

    设物块经过t时间离开木板,则有:[L/2=v0t−

    1

    2at2

    代入数据解得t=2s,t=6s.

    物块从放上木板到木板停止运动用时为t1=

    0−v0

    a =

    2

    0.5s=4s<6s,

    所以物块离开木板所需的时间为2s.

    (3)设物块放上木板后的加速度为a1

    μmg=ma1

    解得a1=μg=2m/s2,

    对木板分析,根据牛顿第二定律得,F-μ(M+m)g-μmg=Ma2

    解得a2=

    8−0.2×50−0.2×10

    4=−1m/s2,

    设经过t时间木块和木板的速度相等,此时它们的速度为v,

    则有:v0+a2t=a1t,

    解得t=

    v0

    a1−a2=

    2

    2+1=

    2

    3s,

    物块的位移x1=

    1

    2a1t2=

    1

    2×2×

    4

    9]m=[4/9m,

    木板的位移x2=v0t+

    1

    2a2t2=2×

    2

    3−

    1

    2×1×

    4

    9=

    10

    9m.

    x2−x1=

    2

    3m<

    L

    2],知物块未从木板上掉落.

    答:(1)木板与地面之间的动摩擦因数为0.2.

    (2)物块离开木板所需的时间为2s.

    (3)物块未从木板上掉落.

    点评:

    本题考点: 牛顿运动定律的综合应用;力的合成与分解的运用;共点力平衡的条件及其应用.

    考点点评: 解决本题的关键理清木块和木板的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解,难度中等.