问题 计算题

如图所示,长L=1.5m,高h=0.45m,质量M=10kg的长方体木箱,在水平面上向右做直线运动.当木箱的速度V0=3.6m/s时,对木箱施加一个方向水平向左的恒力F=50N,并同时将一个质量m=1kg的小球轻放在距木箱右端L/3的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),经过一段时间,小球脱离木箱落到地面.木箱与地面的动摩擦因数为0.2,其他摩擦均不计.取,求:

(1)小球从离开木箱开始至落到地面所用的时间;

(2)小球放上P点后,木箱向右运动的最大位移;

(3)小球离开木箱时木箱的速度.

答案

0.3s   0.9m   2.8m/s

题目分析:(1)木箱上表面的摩擦不计,因此小球在离开木箱前相对地面处于静止状态,离开木箱后将作自由落体运动.落到地面所用的时间

(2)小球放上木箱后相对地面静止,木箱的加速度

由F+μ(M+m)g =Ma1  ,解得:a1=7.2m/s2

木箱向右运动的最大位移

即小球放上P点后,木箱向右运动的最大位移为0.9m.

(3)由于x1小于1.5m,所以小球不会从木箱的左端掉下

木箱向左运动的加速度为a2满足F-μ(M+m)g =Ma2 解得a2==2.8m/s2

设木箱向左运动x2时,小球从木箱的右端掉下,x2=x1+=0.9+0.5=1.4m

设木箱向左运动所用的时间为t2,则由x2=a2t22

得:t2="1s," 此时木箱的速度为

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