问题
计算题
如图,一块质量为M=2kg,长L=1m的匀质木板放在足够长的光滑水平桌面上,初始时速度为零。板的最左端放置一个质量m=1kg的小物块,小物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.2,小物块上连接一根足够长的水平轻质细绳,细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮(细绳与滑轮间的摩擦不计,木板与滑轮之间距离足够长,g=10m/s2)。
(1)若木板被固定,某人以F=4N向下拉绳,则小木块滑离木板所需要的时间是多少?整个过程恒力F做多少功?
(2)若木板不固定,某人仍以恒力F=4N向下拉绳,则小木块滑离木板所需要的时间是多少?整个过程恒力F做多少功?
答案
解:(1)对小物块受力分析,由牛顿第二定律得:
代入数据得:a=2m/s2
运动学公式
代入数据得
(2)对小物块、木板受力分析,由牛顿第二定律得:
①
②
由①②代入数据得:a1=2m/s2,a2=1m/s2
物块的位移 ③
木板的位移 ④
又 ⑤
由③④⑤代入数据得t2=s ⑥
由③⑥代入数据得2m