问题 问答题

如图所示,平板A长l=10m,质量M=4kg,放在光滑的水平面上.在A上最右端放一物块B(大小可忽略),其质量m=2kg.已知A、B间动摩擦因数μ=0.4,开始时A、B都处于静止状态(取g=10m/s2).则

(1)若加在平板A上的水平恒力F=6N时,平板A与物块B的加速度大小各为多少?

(2)要将A从物块B下抽出来,则加在平板A上的水平恒力F至少为多大?

(3)若加在平板A上的水平恒力F=40N时,要使物块B从平板A上掉下来F至少作用多长时间?

答案

对系统,假设AB之间不发生滑动.则

F=(M+m)a

解得a=

F
M+m
=
6
4+2
m/s2=1m/s2

对B而言,ma<μmg

所以假设成立.

平板A与物块B的加速度大小为aA=aB=1m/s2

(2)对B,根据牛顿第二定律有μmg=ma0

解得a0=μg=0.4×10m/s2=4m/s2

对系统:F=(M+m)a0=(4+2)×4N=24N.

所以加在平板A上的水平恒力F至少为24N

(3)设F的作用时间为t1,撤去F后,经过t2时间达到相同速度.

对B:

v=gμ(t1+t2)
SB=
1
2
gμ(t1+t2)2

对A:

vA=a1t1
v=vA-a2t2
F-mgμ=Ma1
mgμ=Ma2

则A的位移sA=

1
2
a1t12+vAt2-
1
2
a2t22

因为sA-sB=l,

解得t1=

3
s.

答:(1)平板A与物块B的加速度大小都为1m/s2

(2)加在平板A上的水平恒力F至少为24N.

(3)要使物块B从平板A上掉下来F至少为

3
s.

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