问题 问答题

如图所示,质量M=10kg、上表面光滑的足够长的木板在F=50N的水平拉力作用下,以初速度v0=5m/s沿水平地面向右匀速运动.现有足够多的小铁块,它们的质量均为m=1kg,将一铁块无初速地放在木板的最右端,当木板运动了L=1m时,又无初速度地在木板的最右端放上第2块铁块,只要木板运动了L就在木板的最右端无初速度放一铁块.(取g=10m/s2)试问:

(1)第1块铁块放上后,木板运动了L时,木板的速度多大?

(2)最终木板上放有多少块铁块?

(3)最后一块铁块与木板右端距离多远?

答案

(1)木板最初做匀速运动,由F=μMg解得,μ=

F
Mg
=
50N
100N
=0.5

第l块铁块放上后,木板做匀减速运动,即有:

μ(M+m)g-F=Ma1 代入数据解得:a1=-0.5m/s2

根据速度位移关系公式,有:

v21
-
v20
=2a1L,解得v1=2
6
m/s

(2)设最终有n块铁块能静止在木板上.则木板运动的加速度大小为:an=

μnmg
M

第1块铁块放上后:2a1L=v02-v12

第2块铁抉放上后:2a2L=v12-v22

第n块铁块放上后:2a3L=vn-12-vn2

由上可得:(1+2+3+…+n)×2(

μnmg
M
)L=v02-vn2

木板停下时,vn=0,得n=6.6;

(3)从放上第1块铁块至刚放上第7块铁块的过程中,由(2)中表达式可得:

6×(6+1)
2
×2(
μnmg
M
)L=v02-v62

从放上第7块铁块至木板停止运动的过程中,设木板发生的位移为d,则:

7μmg
M
d=v62-0

联立解得:d=

4
7
m

答:(1)第1块铁块放上后,木板运动了L时,木板的速度为2

6
m/s.

(2)最终有7 块铁块放在木板上.

(3)最后一块铁块与木板右端距离为

4
7
m.

单项选择题
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