Question

質(zhì)量為m＝1.0 kg的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在質(zhì)量為M＝3.0 kg的長木板的右端，木板上表面光滑，木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2，木板長L＝1.0 m．開始時(shí)兩者都處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)對木板施加水平向右的恒力F＝12 N，如圖所示，經(jīng)一段時(shí)間后撤去F.為使小滑塊不掉下木板，試求：用水平恒力F作用的最長時(shí)間．(g取10 m/s²)

Answer 1

解析：撤力前后木板先加速后減速，設(shè)加速過程的位移為x₁，加速度為a₁，加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t₁；減速過程的位移為x₂，加速度為a₂，減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t₂.由牛頓第二定律得

撤力前：F－μ(m＋M)g＝Ma₁    (2分)

解得a₁＝ m/s²            (1分)

撤力后：μ(m＋M)g＝Ma₂      (2分)

解得a₂＝ m/s²            (1分)

x₁＝a₁t₁²，x₂＝a₂t₂²             (2分)

為使小滑塊不從木板上掉下，應(yīng)滿足x₁＋x₂≤L  (2分)

又a₁t₁＝a₂t₂                     (2分)

由以上各式可解得t₁≤1 s

即作用的最長時(shí)間為1 s.              (1分)