一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面精致的物块轻放到木板上

6.(2013年全国2) 一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面精致的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度-时间图像如图所示。己知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦.物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。取重力加速度的大小g=10m/s2求:

 

  1. 物块与木板间;木板与地面间的动摩擦因数:
  2. 从t=0时刻到物块与木板均停止运动时,物块相对于木板的位移的大小.

 
【知识点】牛二定律、受力分析、运动分析
【答案】:0.2  0.3   0.75
解析】:
(1)从t=0时开始,木板与物块之间的摩擦力使物块加速,使木板减速,此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止.
由图可知,在t1=0.5 s时,物块和木板的速度相同.设t=0到t=t1时间间隔内,物块和木板的加速度大小分别为a1和a2,则有:
…①
…②
式中v0=5 m/s、v1=1 m/s分别为木板在t=0、t=t1时速度的大小.设物块和木板的质量均为m,物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,由牛顿第二定律得
μ1mg=ma1…③
…④
联立①②③④式得:
…⑤
…⑥
(2)0.5s后两个物体都做匀减速运动,假设两者相对静止,一起做匀减速运动,加速度大小为a=μ2g
由于物块的最大静摩擦力μ1mg<μ2mg,所以物块与木板不能相对静止.
根据牛顿第二定律可知,物块匀减速运动的加速度大小等于
0.5s后物块对木板的滑动摩擦力方向与速度方向相同,则木板的加速度大小为:
则木板速度减为零需要的时间为:
则有:t=0.5+0.25=0.75s,即木板在t=0.75s时停止运动.

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