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  • 如圖所示,足夠長(zhǎng)的木板質(zhì)量M=10kg,放置于光滑水平地面上,以初速度v0=5m/s沿水平地面向右勻速運(yùn)動(dòng).現(xiàn)有足夠多的小鐵塊,它們的質(zhì)量均為m=1kg,在木板上方有一固定擋板,當(dāng)木板運(yùn)動(dòng)到

    如圖所示,足夠長(zhǎng)的木板質(zhì)量M=10kg,放置于光滑水平地面上,以初速度v0=5m/s沿水平地面向右勻速運(yùn)動(dòng).現(xiàn)有足夠多的小鐵塊,它們的質(zhì)量均為m=1kg,在木板上方有一固定擋板,當(dāng)木板運(yùn)動(dòng)到其最右端位于擋板正下方時(shí),將一小鐵塊貼著擋板無(wú)初速度地放在木板上,小鐵塊與木板的上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,當(dāng)木板運(yùn)動(dòng)了L=1m時(shí),又無(wú)初速地貼著擋板在第1個(gè)小鐵塊上放上第2個(gè)小鐵塊.只要木板運(yùn)動(dòng)了L就按同樣的方式再放置一個(gè)小鐵塊,直到木板停止運(yùn)動(dòng).(取g=10m/s2)試問(wèn):

    (1)第1個(gè)鐵塊放上后,木板運(yùn)動(dòng)了L時(shí),木板的速度多大?
    (2)最終木板上放有多少個(gè)鐵塊?
    (3)最后一個(gè)鐵塊放上后,木板再向右運(yùn)動(dòng)的距離是多少?
    物理人氣:637 ℃時(shí)間:2020-02-03 00:18:47
    優(yōu)質(zhì)解答
    (1)第1個(gè)鐵塊放上后,木板做勻減速運(yùn)動(dòng),
    即有:μmg=Ma1,2a1L=v02-v12
    代入數(shù)據(jù)解得:v1=2
    6
    m/s.
    (2)設(shè)最終有n個(gè)鐵塊能放在木板上,則木板運(yùn)動(dòng)的加速度大小為:
      an=
    μnmg
    M

    第1個(gè)鐵塊放上后:2a1L=v02-v12
    第2個(gè)鐵塊放上后:2a2L=v12-v22
       …
    第n個(gè)鐵塊放上后:2anL=
    v2n?1
    -
    v2n

    由上可得:(1+2+3+…+n)?2
    μmg
    M
    L=v02-
    v2n

    木板停下時(shí),vn=0,解得n=6.6.
    即最終有7個(gè)鐵塊放在木板上.
    (3)從放上第1個(gè)鐵塊至剛放上第7個(gè)鐵塊的過(guò)程中,由(2)中表達(dá)式可得:
      
    6×(6+1)
    2
    ?2
    μmg
    M
    L=v02-v62
    從放上第7個(gè)鐵塊至木板停止運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,設(shè)木板發(fā)生的位移是d,則:
       2?
    7μmg
    M
    d=v62-0
    解得:d=
    4
    7
    m.
    答:(1)第1個(gè)鐵塊放上后,木板運(yùn)動(dòng)了L時(shí),木板的速度是2
    6
    m/s.
    (2)最終木板上放有7個(gè)鐵塊.
    (3)最后一個(gè)鐵塊放上后,木板再向右運(yùn)動(dòng)的距離是
    4
    7
    m.
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