如图所示,质量M=10kg、上表面光滑的足够长的木板在F=50N的水平拉力作用下,以初速度v0=5m/s沿水平地面向右匀速运动.现有足够多的小铁块,它们的质量均为m=1kg,将一铁块无初速地放在木
如图所示,质量M=10kg、上表面光滑的足够长的木板在F=50N的水平拉力作用下,以初速度v0=5m/s沿水平地面向右匀速运动.现有足够多的小铁块,它们的质量均为m=1kg,将一铁块无初速地放在木板的最右端,当木板运动了L=1m时,又无初速度地在木板的最右端放上第2块铁块,只要木板运动了L就在木板的最右端无初速度放一铁块.(取g=10m/s2)试问:
(1)第1块铁块放上后,木板运动了L时,木板的速度多大?
(2)最终木板上放有多少块铁块?
(3)最后一块铁块与木板右端距离多远?
(1)木板最初做匀速运动,由F=μMg解得,μ=
=F Mg
=0.550N 100N
第l块铁块放上后,木板做匀减速运动,即有:
μ(M+m)g-F=Ma1 代入数据解得:a1=-0.5m/s2;
根据速度位移关系公式,有:
−
v
21
=2a1L,解得v1=2
v
20
m/s
6
(2)设最终有n块铁块能静止在木板上.则木板运动的加速度大小为:an=
μnmg M
第1 块铁块放上后:2a1L=v02-v12
第2 块铁抉放上后:2a2L=v12-v22
第n块铁块放上后:2anL=vn-12-vn2
由上可得:(1+2+3+…+n)×2(
)L=v02-vn2μnmg M
木板停下时,vn=0,得n=6.6;
(3)从放上第1块铁块至刚放上第7 块铁块的过程中,由(2)中表达式可得:
×2(6×(6+1) 2
)L=v02-v62μnmg M
从放上第7 块铁块至木板停止运动的过程中,设木板发生的位移为d,则:
2×
d=v62-0 7μmg M
联立解得:d=
m4 7
答:(1)第1块铁块放上后,木板运动了L时,木板的速度为2
m/s.
6
(2)最终有7 块铁块放在木板上.
(3)最后一块铁块与木板右端距离为
m.4 7