Question

如圖所示，木板B靜止在光滑水平面上，某時(shí)刻大小可忽略的物體A以v₀=4m/s的初速度滑上木板B的上表面．已知A的質(zhì)量m₁=1kg，B的質(zhì)量為m₂=0.5kg，A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)?=0.2．g 取10m/s²．
（1）若木板B長(zhǎng)L=1m，為使A不致于從B的右端滑落，在A滑上B的同時(shí)，給B施加一個(gè)水平向右的拉力F，試求拉力F的最小值為多少？
（2）木板B的長(zhǎng)度存在某個(gè)值L₀，若板長(zhǎng)小于此值時(shí)無(wú)論F為多少，A最終都會(huì)滑離B，試求L₀為多少？

Answer 1

解：（1）物體A滑上木板B以后，作勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度：a_A=?g…①
木板B作勻加速運(yùn)動(dòng)，有：F+μmg=m₂a_B…②
物體A不滑落的臨界條件是A到達(dá)B的右端時(shí)，A、B具有共同的速度v_t，
設(shè)經(jīng)過(guò)的時(shí)間為t，則：v₀-a_At=a_Bt…③…④
由③、④式，可得：（m/s²）　
代入②式
得：F=m₂a_B-μm₁g=0.5×6-0.2×1×10=1（N）
若F＜1N，則A滑到B的右端時(shí)，速度仍大于B的速度，于是將從B上滑落，所以F必須大于等于1N．
（2）當(dāng)F較大時(shí)，在A與B具有相同的速度之后，A必須相對(duì)B靜止，才能不會(huì)從B的左端滑落．即有：
所以：F=3N
若F大于3N，A就會(huì)相對(duì)B向左滑下．
當(dāng)F=3N時(shí)，A滑到B的最右端并與B具有共同速度，此時(shí)對(duì)應(yīng)的B的長(zhǎng)度即為l₀，
設(shè)經(jīng)過(guò)t₁時(shí)間A與B具有共同速度
由v₀-a_At₁=a_Bt₁
得t₁=


又l₀=S_A-S_B
代入數(shù)據(jù)得
答：
（1）拉力F的最小值等于1N．
（2）．
分析：（1）物體A滑上木板B后勻減速運(yùn)動(dòng)，B做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律分析求出兩個(gè)物體的加速度．物體A不滑落的臨界條件是A到達(dá)B的右端時(shí)，A、B具有共同的速度．根據(jù)速度公式求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間，由A的位移等于B的位移與L之和，求出拉力F．
（2）當(dāng)F較大時(shí)，在A與B具有相同的速度之后，A必須相對(duì)B靜止，才能不會(huì)從B的左端滑落，根據(jù)牛頓第二定律求出拉力F．A滑到B的最右端并與B具有共同速度，B的長(zhǎng)度即為l₀，根據(jù)牛頓第二定律和位移關(guān)系求出Bl₀．
點(diǎn)評(píng)：本題除了分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，關(guān)鍵要分析臨界條件．當(dāng)一個(gè)物體剛好不滑出另一個(gè)物體時(shí)兩者速度相同，而且位移還存在關(guān)系．