如图所示,质量M=1.0kg的长木板静止在光滑水平面上,在长木板的右端放一质量m=1.0kg的小滑块(可视为质点

2024-12-21 23:13:33
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回答1:

(1)对长木板施加恒力F的时间内,小滑块与长木板间相对滑动,小滑块和长木板在水平方向的受力情况如图所示.

小滑块所受摩擦力f=μmg
设小滑块的加速度为a1,根据牛顿第二定律
f=ma1
解得 a1=2.0 m/s2
长木板受的摩擦力 f′=f=μmg
设长木板的加速度为a2,根据牛顿第二定律
F-f′=Ma2
解得 a2=4.0 m/s2
经过时间t=1.0 s,
小滑块的速度 v1=a1t=2.0 m/s
长木板的速度 v2=a2t=4.0 m/s
(2)撤去力F后的一段时间内,小滑块的速度小于长木板的速度,小滑块仍以加速度a1做匀加速直线运动,长木板做匀减速直线运动.设长木板运动的加速度为a3,此时长木板水平方向受力情况如图所示,根据牛顿第二定律

f′=Ma3
解得 a3=2.0 m/s2
设再经过时间t1后,小滑块与长木板的速度相等,此时小滑块相对长木板静止
即 v1+a1t1=v2-a3t1
解得 t1=0.50 s
此时滑块和木板的速度都是v=3m/s
运动时间t=t1+ t2=1s+0.5s=1.5s
木块和木板的位移分别为s1=

v1t1
2
+
v1+v2
2
t2=
2
2
×0.5
+
2+4
2
×1.5
=2.25m;
s2=
v2t1
2
+
v2+v
2
t2=
4
2
×0.5
+
4+3
2
×1.52=3.75m;
(3)滑块和木板相对静止,小滑块距长木板右端有最大最离,
△s=s2-s1=3.75-2.25=1.5m;
答:(1)没撤去力F时小滑块和长木板的加速度分别为2.0 m/s2、4.0 m/s2刚撤去力F时小滑块和长木板的速度分别为2.0 m/s 和4.0 m/s
(2)经过0.5s时间滑块和木板相对静止;此过程滑块和木板的位移分别是2.25m和3.75m;
(3)运动中小滑块距长木板右端的最大距离是1.5m.