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如图所示,足够长的木板质量M=10kg,放置于光滑水平地面上,以初速度v=5m/...

manfen5.com 满分网如图所示,足够长的木板质量M=10kg,放置于光滑水平地面上,以初速度v=5m/s沿水平地面向右匀速运动.现有足够多的小铁块,它们的质量均为m=1kg,在木板上方有一固定挡板,当木板运动到其最右端位于挡板正下方时,将一小铁块贴着挡板无初速度地放在木板上,小铁块与木板的上表面间的动摩擦因数μ=0.5,当木板运动了L=1m时,又无初速地贴着挡板在第1个小铁块上放上第2个小铁块.只要木板运动了L就按同样的方式再放置一个小铁块,直到木板停止运动.(取g=10m/s2)试问:
(1)第1个铁块放上后,木板运动了L时,木板的速度多大?
(2)最终木板上放有多少个铁块?
(3)最后一个铁块放上后,木板再向右运动的距离是多少?
(1)第1个铁块放上后,木板受到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动,由牛顿第二定律和运动学公式结合求解木板运动了L时的速度. (2)假设最终有n个铁块能放在木板上,由牛顿第二定律求出此时的加速度,再由速度位移关系式分析第1个铁块、第2个铁块…第n个铁块放上后木板的速度,当木板的速度为0时,确定铁块的个数. (3)由上分析得到放上n-1块铁块时木板的位移与速度,再由速度位移关系式求出后一个铁块放上后,木板再向右运动的距离. 【解析】 (1)第1个铁块放上后,木板做匀减速运动, 即有:μmg=Ma1,2a1L=v2-v12 代入数据解得:v1=2 m/s. (2)设最终有n个铁块能放在木板上,则木板运动的加速度大小为:   an= 第1个铁块放上后:2a1L=v2-v12 第2个铁块放上后:2a2L=v12-v22    … 第n个铁块放上后:2anL=- 由上可得:(1+2+3+…+n)•2L=v2- 木板停下时,vn=0,解得n=6.6. 即最终有7个铁块放在木板上. (3)从放上第1个铁块至刚放上第7个铁块的过程中,由(2)中表达式可得:    •2L=v2-v62 从放上第7个铁块至木板停止运动的过程中,设木板发生的位移是d,则:    2•d=v2-0 解得:d= m. 答:(1)第1个铁块放上后,木板运动了L时,木板的速度是2 m/s. (2)最终木板上放有7个铁块. (3)最后一个铁块放上后,木板再向右运动的距离是m.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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