题文
(15分)如图所示,质量为M=2kg的木板B静止在光滑水平面上,质量为m=1kg可视为质点的木块A以水平速度v0=2m/s从右端向左滑上木板,木块与木板间的动摩擦因数为μ=0.5,此时有一水平向右的力F=10N作用在长木扳上,g取10m/s2。
⑴求开始时木块A和木板B各自的加速度大小;
⑵若木板足够长,求从木块滑上木板到木块和木板速度相等所经历的时间;
⑶要使木块不从木板上滑落,求木板的最小长度。
题型:未知 难度:其他题型
答案
⑴aA=5m/s2,aB=2.5m/s2;⑵t=0.8s;⑶Δx=0.8m。
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解析
⑴开始时,对木块A,受重力mg、木板的支持力NA和水平向右的滑动摩擦力fA作用,根据牛顿第二定律可知,在水平方向上有:fA=maA ①
在竖直方向上有:NA-mg=0 ②
根据滑动摩擦定律有:fA=μNA ③
由①②③式联立解得:aA=μg=5m/s2
对木板B,受水平向右的力F、重力Mg、地面的支持力NB、木块的压力NA′和水平向左的滑动摩擦力fA′作用,根据牛顿第二定律可知,在水平方向上有:F-fA′=MaB ④
根据牛顿第三定律有:fA′=fA ⑤
由②③④⑤式联立解得:aB=
=2.5m/s2
⑵由⑴中分析可知,木块开始在木板上向左做匀减速直线运动,设经时间t1速度减为零,木板则向右做匀加速直线运动,根据匀变速直线运动规律可知,对A有:t1=
=0.4s ⑥
此时,木块在木板的摩擦力作用下,将开始向右做匀加速直线运动,设经过时间t2与木板具有了相同速度v,根据匀变速直线运动规律可知,对A有:v=aAt2 ⑦
从木块开始滑上木板到两者具有相同速度的过程中,木板B的运动状态不变,有:v=aB(t1+t2) ⑧
由⑥⑦⑧式联立解得从木块滑上木板到木块和木板速度相等所经历的时间为:t=t1+t2=0.8s
⑶由⑵中分析可知,在t1时间内,木块A向左运动的位移为:xA1=
=0.4m
在t2时间内,木块A向右运动的位移为:xA2=
=0.4m
在整个t时间内,木板B向右运动的位移为:xB=
=0.8m
在整个t时间内,木块A始终相对木板B向左运动,其相对位移为:Δx=xB+xA1-xA2=0.8m
因此要使木块不从木板上滑落,木板的最小长度为:Δx=0.8m
考点
据考高分专家说,试题“(15分)如图所示,质量为M=2kg的木.....”主要考查你对 [匀变速直线运动 ]考点的理解。
匀变速直线运动
定义:
在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动,即加速度恒定的变速直线运动叫匀变速直线运动。
特点:
a=恒量。
匀变速直线运动规律(基本公式):
速度公式:v=
位移公式:x=
速度平方公式:
位移公式:x=
速度平方公式:
位移—平均速度关系式:x=
匀变速直线运动的几个重要推论:
- 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量,即:SⅡ-SⅠ=SⅢ-SⅡ=…=SN-SN-1=ΔS=
匀变速直线运动的几个重要推论:
- 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量,即:SⅡ-SⅠ=SⅢ-SⅡ=…=SN-SN-1=ΔS=

(此公式可以用来判断物体是否做匀变速直线运动)。进一步推论:Sn+m-Sn=
,其中Sn、Sn+m分别表示第n段和第(n+m)段相等时间内的位移,T为相等时间间隔。 - 某段时间内的平均速度,等于该段时间的中间时刻的瞬时速度,即
。
- 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v0和末速度v平方和一半的平方根,即vs/2=
,其中Sn、Sn+m分别表示第n段和第(n+m)段相等时间内的位移,T为相等时间间隔。
- 某段时间内的平均速度,等于该段时间的中间时刻的瞬时速度,即
。
- 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v0和末速度v平方和一半的平方根,即vs/2=

。
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- 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量,即:SⅡ-SⅠ=SⅢ-SⅡ=…=SN-SN-1=ΔS=


