解题思路:(1)无铁块时,木板做匀速直线运动,由f=μN求出动摩擦因数.放第二个铁块时,木板受到的摩擦力会增大.根据动能定理求解放第二个铁块时木板的速度大小;(2)木板最终停下来时,木板的初动能全部用来克服增加的摩擦力所做的功.第n块铁块释放时,木板克服摩擦力所做的功为△fL(1+2+3+…+n-1),根据动能定理求解n.(3)根据第2问的结果,木板还剩下的动能,再求解木板停下来时,第一个铁块到木板最右端的距离.
(1)无铁块时,木板做匀速直线运动,受到地面摩擦力f0=F=50N=μMg,可算出μ=0.5
每放上一块铁块,木板受到的摩擦力会增大△f=μmg=5N,
放上第一块铁块后,木块受到的摩擦力变为55N
(F-f)L=-△fL=
1
2Mυt2−
1
2Mυ02
可算出υt≈4.9m/s
(2)木板最终停下来时,木板的初动能全部用来克服增加的摩擦力所做的功
第n块铁块释放时,木板克服摩擦力所做的功为△fL(1+2+3+…+n-1)=5×
(n−1)n
2J
所以有:△fL(1+2+3+…+n-1)=
1
2Mv02-0
(n−1)n
2=125J,可解出n=7.59,
即第7个铁块放上去后木块再运动不足1m便会停下来,所以木块最终停下来时上面有7个铁块.
(3)第7个铁块放上去时,增加的摩擦力已做功△f L(1+2+3+…+6)=105J,木板还剩下的动能为(125-105)J=20J,
设木板还能运动的距离为s,则由7×△f s=20J可解得s=0.57m,所以第一个铁块到木板最右端的距离为6.57m.
答:
(1)放第二个铁块时木板的速度大小是4.9m/s;
(2)木板最终停下来时上面有7个铁块.
(3)木板停下来时,第一个铁块到木板最右端的距离是6.57m.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;功能关系.
考点点评: 本题是物理上数列问题,运用动能定理进行研究,也可以根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解,要细致分析摩擦力的增加量,得到克服摩擦力做功的规律.