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.