如图所示,质量为M的木板长为L,木板的两个端点分别为A、B,中点为O,木板置于光滑的水平面上并以v0的水平初速度向右运动.若把质量为m的小木块(可视为质点)置于木板的B端,小木块的初速度为零,最终小木块随木板一起运动.小木块与木板间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.求:
(1)小木块与木板相对静止时,木板运动的速度;
(2)从小木块放上木板到它与木板相对静止的过程中,木板运动的位移;
(3)小木块与木板间的动摩擦因数μ的取值在什么范围内,才能使木块最终相对于木板静止时位于OA之间.

(1)小木块在木板上滑动直至相对静止的过程中系统动量守恒,设相对静止时共同速度为v,则
Mv0=(M+m)v…①
解得 v=
v0…②M M+m
(2)从小木块放上木板到它与木板相对静止的过程中,设木板运动的位移为x,对木板应用动能定理得
-f•x=
Mv2-1 2
M1 2
…③v 20
又 f=μN=μmg…④
解得 x=M(2M+m) v 20 2μg(M+m)2
(3)设小木块恰好相对静止在A点,对系统由能量守恒和功能关系可得:
f•L=
M1 2
-v 20
(M+m)v2…⑤1 2
由①、④、⑤三个方程解得μ=M v 20 2gL(M+m)
设小木块恰好相对静止在O点,对系统由能量守恒和功能关系可得:
f•
=L 2
M1 2
-v 20
(M+m)v2…⑥1 2
由①、④、⑥三个方程解得μ′=M v 20 gL(M+m)
所以要使木块m最终滑动到OA之间,μ值应取为
≥μ≥M v 20 gL(M+m) M v 20 2gL(M+m)
答:
(1)小木块与木板相对静止时,木板运动的速度是
v0;M M+m
(2)从小木块放上木板到它与木板相对静止的过程中,木板运动的位移是
;M(2M+m) v 20 2μg(M+m)2
(3)小木块与木板间的动摩擦因数μ的取值在
≥μ≥M v 20 gL(M+m)
范围内,才能使木块最终相对于木板静止时位于OA之间.M v 20 2gL(M+m)