問題詳情:
(2016·衡陽模擬)如圖9所示,在水平地面上建立x軸,有一個質量m=1 kg的木塊放在質量爲M=2 kg的長木板上,木板長L=11.5 m。已知木板與地面間的動摩擦因數爲μ1=0.1,木塊與長木板之間的動摩擦因數爲μ2=0.9(設最大靜摩擦力等於滑動摩擦力)。木塊與長木板保持相對靜止共同向右運動,已知木板的左端A點經過座標原點O時的速度爲v0=10 m/s,在座標爲x=21 m處的P點處有一擋板,木板與擋板瞬間碰撞後立即以原速率反向*回,而木塊在此瞬間速度不變,若碰後立刻撤去擋板,g取10 m/s2,求:
圖9
(1)木板碰擋板時的速度大小v1;
(2)碰後木板與木塊剛好共速時的速度;
(3)最終木板停止運動時A、P間的距離。
【回答】
解析 (1)對木塊和木板組成的系統,由牛頓第二定律得
μ1(m+M)g=(m+M)a1
v-v=2a1(x-L)
代入數據得v1=9 m/s。
(2)碰後木板向左運動,木塊向右運動,由牛頓第二定律可知木塊的加速度大小am=μ2g=9 m/s2
木板的加速度大小aM==6 m/s2
設從木板與擋板相碰至木塊與木板共速所用時間爲t
對木板v共=v1-aMt,對木塊v共=-v1+amt
得t=1.2 s
共同速度大小v共=1.8 m/s,方向向左。
(3)從木板與擋板相碰至木板與木塊共速,木板的位移大小s1=t=6.48 m
共速後木板與木塊以大小爲a1=μ1g=1 m/s2的加速度向左減速至停下,木板的位移大小s2==1.62 m
最終A、P間距離sAP=L+s1+s2=19.60 m。
知識點:專題二 力與物體的直線運動
題型:計算題