Question

（16分）如圖所示，質(zhì)量M = 4.0kg的長(zhǎng)木板B靜止在光滑的水平地面上，在其右端放一質(zhì)量m = 1.0kg的小滑塊A（可視為質(zhì)點(diǎn)）。初始時(shí)刻，A、B分別以v₀ = 2.0m/s向左、向右運(yùn)動(dòng)，最后A恰好沒(méi)有滑離B板。已知A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ = 0.40，取g =10m/s²。求：

⑴ A、B相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a_A和a_B的大小與方向；
⑵ A相對(duì)地面速度為零時(shí)，B相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)已發(fā)生的位移x；
⑶木板B的長(zhǎng)度l。

Answer 1

⑴a_A = 4.0m/s²，方向水平向右  a_B = 1.0m/s²，方向水平向左
⑵x = 0.875m      ⑶l = 1.6m

試題分析：⑴ A、B分別受到大小為μmg的作用，根據(jù)牛頓第二定律
對(duì)A物體：μmg = ma_A     1分
則a_A =" μg" = 4.0m/s²  1分
方向水平向右   1分
對(duì)B物體：μmg = Ma_B   1分
則a_B ="μmg" /M = 1.0m/s²   1分
方向水平向左   1分
⑵開(kāi)始階段A相對(duì)地面向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，速度為0的過(guò)程中所用時(shí)間為t₁，則
v₀ = a_At₁，則t₁ = v₀/a_A =" 0.50s"   1分
B相對(duì)地面向右做減速運(yùn)動(dòng)x = v₀t - a_Bt² =" 0.875m"   1分
⑶A向左勻減速運(yùn)動(dòng)至速度為零后，相對(duì)地面向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小仍為a_A = 4.0m/s²；
B板向右仍做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小仍a_B = 1.0m/s²；  1分
當(dāng)A、B速度相等時(shí)，A相對(duì)B滑到最左端，恰好不滑出木板，
故木板B的長(zhǎng)度為這個(gè)全過(guò)程中A、B間的相對(duì)位移；  1分
在A相對(duì)地面速度為零時(shí)，B的速度v_B = v₀ – a_Bt₁ =" 1.5m/s"   1分
設(shè)由A速度為零至A、B相等所用時(shí)間為t₂，則 a_At₂ = v_B – a_Bt₂，
解得t₂ = v_B/(a_A + a_B) = 0.3s；
共同速度v = a_At₂ =" 1.2m/s"    1分
A向左運(yùn)動(dòng)位移x_A = (v₀－ v)(t₁ + t₂)/2 =" (2" – 1.2)(0.5 + 0.3)/2 m = 0.32m  1分
B向右運(yùn)動(dòng)位移x_B = (v₀+ v) (t₁ + t₂)/2 =" (2" + 1.2)(0.5 + 0.3)/2 m 1.28m  1分
B板的長(zhǎng)度l = x_A + x_B = 1.6m     1分