问题 问答题

如图所示,长L=1m,质量M=1kg的木板A静止在光滑水平面上,在A的左端点有一质量也为m=1kg的木块B(可视为质点).现以水平力F=20N作用于B,使B由静止开始运动.已知B与A间的动摩擦因数=0.5,要使B恰好运动到A的右端点但不掉下来,F只能作用多长时间?(g=10m/s2)(结果可用根式表示).

答案

在F作用的时间t内,根据动量定理得

     对B:(F-μmg)t=mv1  ①

     对A:μmgt=Mv2        ②

此过程中B相对于A的位移大小为S=SB-SA=

v1
2
t-
v2
2
t
   ③

要使B恰好运动到A的右端点但不掉下来时,两物体的速度相等,设为v.

对F撤去后过程,根据动量守恒定律得

    mv1+Mv2=(M+m)v   ④

根据能量守恒定律得

   μmg(L-S)=

1
2
m
v21
+
1
2
M
v22
-
1
2
(M+m)v2
   ⑤

联立上述五式得

    t=

10
10
s

答:要使B恰好运动到A的右端点但不掉下来,F只能作用

10
10
s.

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