问题 计算题

物体A的质量M=1kg,静止在光滑水平面上的平板车B的质量为m=0.5kg、长L=1m。某时刻A以v0=4m/s向右的初速度滑上木板B的上表面,在A滑上B的同时,给B施加一个水平向右的拉力。忽略物体A的大小,已知A与B之间的动摩擦因数µ=0.2,取重力加速度g=10m/s2.试求:

(1)若F=5N,物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离;

(2)如果要使A不至于从B上滑落,拉力F大小应满足的条件。

答案

(1)△s= SA- SB=0.5m(2)力F应满足的条件是:

(1)物体A滑上木板B以后,作匀减速运动,有µmg =maA 得aA=µg="2" m/s2   

木板B作加速运动,有F+µmg=MaB,得:aB="14" m/s2                        

两者速度相同时,有V0-aAt=aBt,得:t=0.25s                               

A滑行距离:SA=V0t-aAt2/2=15/16m                                       

B滑行距离:SB=aBt2/2=7/16m                                             

最大距离:△s= SA- SB=0.5m                                             

(2)物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时,A、B具有共同的速度v1,则:

………③                                          

又:……………④                                        

由、③、④式,可得:                                      

再代入②式得:                                     

若F<1N,则A滑到B的右端时,速度仍大于B的速度,于是将从B上滑落,所以F必须大于等于1N。                                                         

当F较大时,在A到达B的右端之前,就与B具有相同的速度,之后,A必须相对B静止,才不会从B的左端滑落。即有:         

所以:                                                        

若F大于3N,A就会相对B向左滑下。

综上:力F应满足的条件是:

本题考查的是牛顿第二定律的应用问题,首先根据牛顿第二定律解出A滑上B时各自的加速度,进而解出最大距离;再根据物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时A、B具有共同的速度,解出B的加速度,从而求出拉力F的范围;

单项选择题
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