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如图所示 一块质量为M=2kg 长为L的均质板静止在很长的光滑水平桌面上 板的左端静止

时间:2024-08-29 20:11:15

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如图所示 一块质量为M=2kg 长为L的均质板静止在很长的光滑水平桌面上 板的左端静止

问题补充:

如图所示,一块质量为M=2kg,长为L的均质板静止在很长的光滑水平桌面上,板的左端静止摆放质量为m=1kg的小物体(可视为质点),M和m之间的为动摩擦因数为μ=0.2.在小物体m上的O点连接一根很长的轻质细绳,细绳跨过位于桌边的定滑轮.t=0s时刻某人以恒定拉力F=3.3N向下拉绳,t1=2s时刻细绳突然从O处断开,最后小物体m刚好能到长木板M的最右端(定滑轮光滑,长木板右端和定滑轮之间的距离足够长,g取10m/s2).求:

(1)细绳没断开时,M和m的加速度各是多少?

(2)当?m到达长木板M右端以后M的速度是多少?

(3)长木板M的长度L是多少?

答案:

解:

(1)细绳没断开时,两物体受力如图.根据牛顿第二定律得

?? 对m:F-μmg=ma1,得到a1=1.3m/s2.

?? 对M:f=Ma2,得到a2==1m/s2.

(2)t1=2s时刻细绳突然从O处断开时,两物体的速度分别为

对m:v1=a1t=2.6m/s,

对M:v2=a2t=2m/s.

细绳断开后,两物体组成的系统动量守恒,设m到达长木板M右端以后M的速度为V.则有

?? mv1+Mv2=(M+m)V

得到V==2.2m/s.

(3)在细绳断开前,两物体相对位移大小为x1=

在细绳断开后,两物体相对位移大小为x2.根据能量守恒定律得

μmgx2=+-

所以长木板M的长度L=x1+x2

代入解得L=0.66m.

答:(1)细绳没断开时,M和m的加速度分别是1.3m/s2和1m/s2.

??? (2)当m到达长木板M右端以后M的速度是2.2m/s.

??? (3)长木板M的长度L是0.66m.

解析分析:(1)细绳没断开时,m所受的合力等于拉力与滑动摩擦力的合力,M所受的合力等于m对它的滑动摩擦力,根据牛顿第二定律求解加速度.

(2)由速度公式求出细绳从O处断开时两物体的速度.细绳断开后,两物体组成的系统合外力为零,动量守恒,则动量守恒定律求解m到达长木板M右端以后M的速度.

(3)长木板M的长度L等于m相对于M运动的位移大小,分别根据运动学公式和能量守恒定律求出细绳断开前后相对位移,再求板长.

点评:本题是较为复杂的动力学问题,本题采用牛顿定律、运动学公式、动量守恒定律和能量守恒结合求解的,也可以就根据牛顿定律和运动学公式求解.

如图所示 一块质量为M=2kg 长为L的均质板静止在很长的光滑水平桌面上 板的左端静止摆放质量为m=1kg的小物体(可视为质点) M和m之间的为动摩擦因数为μ=0.2

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