问题 计算题

(8分)如图所示,光滑水平面上有一块木板,质量M="2.0" kg,长度L=1.0m。在木板的最右端有一个小滑块(可视为质点),质量m="1.0" kg。小滑块与木板之间的动摩擦因数μ=0.2。开始时它们都处于静止状态。某时刻起对小滑块施加一个F="5.0" N水平向左的恒力,此后小滑块将相对木板滑动。取g ="10" m/s2。求:

(1)小滑块从木板右端运动到左端所用的时间t;

(2)小滑块从木板右端运动到左端的过程中,恒力F对小滑块所做的功W;

(3)如果想缩短小滑块从木板右端运动到左端所用的时间t,只改变木板的质量M,请你通过计算,判断木板的质量M应该增大还是减小?

答案

(1)小滑块受到水平向左的恒力F和水平向右的滑动摩擦力作用,向左做匀加速直线运动,所受滑动摩擦力   f =" μmg" = 0.2×1.0×10  =" 2.0" (N)     

根据牛顿第二定律,小滑块的加速度  (m/s2)       

木板所受向左的滑动摩擦力  ,向左做匀加速直线运动。根据牛顿第二定律,木板的加速度      (m/s2)            

在小滑块从木板右端运动到左端所用的时间为t内,小滑块的位移                     

木板的位移                       

由几何关系可知L = x1 – x2

解得   t =" 1.0" (s)

(2) 小滑块的位移 

1.5 (m)

恒力F对小滑块所做的功

W = Fx1 =" 5.0×1.5" =" 7.5" (J)

(3)由于x1 – x2 = L,

将(1)中各式代入,有          

若只改变M,则M增加时,t 减小。  

(1)小滑块受到水平向左的恒力F和水平向右的滑动摩擦力作用,向左做匀加速直线运动,求出加速度,木板所受向左的滑动摩擦力向左做匀加速直线运动,求出加速度,根据位移关系即可求出时间;

(2)求出小滑块的位移,根据恒力做功公式即可求解;

(3)根据位移差为L,求出时间t与质量的关系即可求解.

单项选择题
单项选择题