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如图所示,一质量为M4 kg,长为L2 m的木板放在水平地面上,已知木板与地面间的动摩擦因数为0.1,在此木板的右端上还有一质量为m1 kg的铁块,且视小铁块为质点,木板厚度不计.今对木板突然施加一个水平向右的拉力.

(1)若不计铁块与木板间的摩擦,且拉力大小为6 N,则小铁块经多长时间将离开木板?

(2)若铁块与木板间的动摩擦因数为0.2,铁块与地面间的动摩擦因数为0.1,要使小铁块相对木板滑动且对地面的总位移不超过1.5 m,则施加在木板水平向右的拉力应满足什么条件?(g10 m/s2)

答案

 解: (1)对木板受力分析,由牛顿第二定律得:

Fμ(Mm)gMa

由运动学公式,得

Lat2

解得:t4 s.

(2)铁块在木板上时:μ1mgma1

铁块在地面上时:μ2mgma2

对木板:Fμ1mgμ2(Mm)gMa3

设铁块从木板上滑下时的速度为v1,铁块在木板上和地面上的位移分别为x1x2,则:

2a1x1v

2a2x2v

并且满足x1x21.5 m

设铁块在木板上滑行时间为t1,则

x1a1t

木板对地面的位移xa3t

xx1L

联立解得F47 N.

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