试题与答案

如图所示,固定在水平地面上的桌子,高度h=0.8m,桌面上放着一块木板,木板的质

题型:问答题

题目:

如图所示,固定在水平地面上的桌子,高度h=0.8m,桌面上放着一块木板,木板的质量M=1.0kg,长度L=1.5m,厚度可以忽略不计,木板左右两端与桌面的两端对齐.质量m=1.0kg的小物块放在距木板左端d=0.5m处(小物块可视为质点).木板与桌面间的摩擦忽略不计.现对木板施加一个F=12N水平向右的恒力,木板与物块发生相对滑动,经过一段时间物块离开木板,在桌面上运动一段距离后,从桌面的右端滑出,最后落在地面上.取g=10m/s2.求:

(1)物块在木板上运动的时间;

(2)物块落地点与桌面右端的水平距离.

答案:

如图分别对M和m进行受力分析和运动分析有:

(1)小物块在木板上滑动时,根据牛顿第二定律

f11mg=ma1

a11g=4.0m/s2,方向向右

木板在水平方向上的受力情况如答图1所示,根据牛顿第二定律

F-μ1mg=Ma2

a2=

F-μ1mg
M
=8.0m/s2

设经过时间t1,物块与木板分离,

物块的位移x1=

1
2
a1t12

木板的位移x2=

1
2
a2t12

由答图2可知x2-x1=d

解得t1=0.5s

(2)物块与木板分离时,物块的速度

υ1=a1t1=2.0m/s

物块在桌面上做匀减速直线运动,设物块运动到

桌面右端时的速度为υ2,根据牛顿第二定律

f22mg=ma3

a32g=3.0m/s2,方向向左

v22-v12=2(-a3)(L-d-x1)

x1=0.5m

解得υ2=1m/s

物块做平抛运动,设经过时间t2落地

h=

1
2
gt22t2=
2h
g
=
2×0.8
10
s=0.4s

物块落地点与桌面右端的水平距离

x=v2t2=1×0.4m=0.4m

答:(1)物块在木板上运动的时间为0.5s;

(2)物块落地点与桌面右端的水平距离为0.4m.

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