Question

如圖所示，長L＝2 m、質(zhì)量M＝3 kg的木板靜止放在傾角為37°的光滑斜面上，質(zhì)量 m＝1 kg的小物塊放在木板的上端，木板和物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，對木板施加一平行于斜面向上的拉力F＝19 N，取g＝10 m/s²，（取sin37º=0.6；cos37º=0.8）斜面足夠長。求：

（1）木板下滑的加速度；

（2）小物塊經(jīng)多長時(shí)間離開木板；

（3）小物塊離開木板時(shí)木板獲得的動(dòng)能。

 

Answer 1

【答案】

（1）a₁=1m/s²（2）t＝2 s（3）6 J  

【解析】（1）設(shè)木板向下運(yùn)動(dòng)的加速度為a₁，則由牛頓第二定律

對木板：Mgsin37°＋μmgcos37°－F＝Ma₁                         （2分）

 得：a₁=1m/s²                                                         （1分）

（2）物塊向下做加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其加速度為a₂，則由牛頓第二定律

對物塊：mgsin37°－μmgcos37°＝ma₂  （2分）

 a₂=2m/s²                                           （1分）

又∵ a₂t²－a₁t²＝L                                  （2分）

得物塊滑過木板所用時(shí)間t＝2 s．                       （1分）

（3）物塊離開木板時(shí)木板的速度v₁＝a₁t＝2 m/s．           （2分）

其動(dòng)能為E_k1＝Mv₁²＝6 J                              （2分）

本題考查對牛頓第二定律的應(yīng)用，分析木板的受力情況按牛頓第二定律的公式列式求解