问题 问答题

如图所示,一块质量为M、长为l的匀质板放在很长的水平桌面上,板的左端有一质量为m的物块,物块上连接一根很长的细绳,细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮并与桌面平行,某人以恒定的速度v向下拉绳,物块最多只能到达板的中点,且此时板的右端距离桌边定滑轮足够远.求:

(1)若板与桌面间光滑,物块与板的动摩擦因数及物块刚到达板的中点时板的位移.

(2)若板与桌面间有摩擦,为使物块能到达板右端,板与桌面的动摩擦因数的范围.

答案

 (1)                   (2)μ2

(1)板在摩擦力作用下向右做匀加速运动直至与物块速度相同,此时物块刚到达板的中点,设木板加速度为a1,运动时间为t1

对木板有μ1mg = Ma、 

v = a1t1     

 

t1 =  

设在此过程中物块前进位移为s1,板前进位移为s2,则

s1 = vt1、  

s2 =t1   

又因为s1s2 = ,

由以上几式可得

物块与板间的动摩擦因数μ1= 、

板的位移s2 = .

(2)设板与桌面间的动摩擦因数为μ2,物块在板上滑行的时间为t2,木板的加速度为a2,对板有μ1mgμ2(m + M) g  = Ma2

v = a2t2 

解得t2 =  

又设物块从板的左端运动到右端的时间为t3,则

vt3t3 = l, 

t3 =    

为了使物块能到达板的右端,必须满足t2t3

μ2 

所以为了使物块能到达板的右端,板与桌面间的摩擦因数μ2

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