如图所示,长L=1.6m,质量M=3kg的木板静放在光滑水平面上,质量m=1kg的小物块放在木板的右端,木板和物块间的动摩擦因数μ=0.1.现对木板施加一水平向右的拉力F,取g=10m/s2,求:(1)使物块不掉下去的最大拉力F;(2)如果拉力F=10N恒定不变,小物块的所能获得的最大速度.
问题描述:
如图所示,长L=1.6m,质量M=3kg的木板静放在光滑水平面上,质量m=1kg的小物块放在木板的右端,木板和物块间的动摩擦因数μ=0.1.现对木板施加一水平向右的拉力F,取g=10m/s2,求:(1)使物块不掉下去的最大拉力F;
(2)如果拉力F=10N恒定不变,小物块的所能获得的最大速度.
答
(1)求物块不掉下时的最大拉力,其存在的临界条件必是物块与木板具有共同的最大加速度a1
对物块,最大加速度a1=
=μg=1 m/s2μmg m
对整体,F=(M+m)a1=(3+1)×1 N=4 N
(2)当F=10 N时,木板的加速度a2=
=F−μmg M
m/s2=3 m/s210−0.1×10 3
由
a2t2-1 2
a1t2=L得1 2
物块滑过木板所用时间t=
s
1.6
物块离开木板的速度v1=a1t=
m/s
1.6
答:(1)使物块不掉下去的最大拉力F为4N;
(2)如果拉力F=10N恒定不变,小物块的所能获得的最大速度为
m/s.
1.6
答案解析:(1)求物块不掉下时的最大拉力,其存在的临界条件必是物块与木板具有共同的最大加速度,先以小物体为研究对象,由牛顿第二定律求出加速度,再以整体为研究对象求解F的最大值.
(2)由题F=10N时,小物体相对于木板相对滑动,根据牛顿第二定律分别求出小物体和木板的加速度.当小物体离开木板时,木板相对于小物体的位移等于L,由位移公式求出时间,再由速度公式求解小物体离开木板时的速度.
考试点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系.
知识点:本题中涉及临界问题:当两接触物体刚要相对滑动时,静摩擦力达到最大.第(2)问关键抓住两物体的位移关系.