Question

【題目】如圖所示，以水平地面建立x軸，有一質量m＝1kg的小木塊放在質量為M＝2kg的長木板的左端A點，已知木板與地面的動摩擦因數為1＝0.1，木塊與木板間的動摩擦因數2＝0.5，假設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。初始時m與M—起向右運動，已知木板A點經過坐標原點O時的速度為v0＝10m/s，在坐標為x＝27.5m處的P點有一固定的擋板，木板B端與擋板發生彈性碰撞后立即反向彈回，在以后的運動中小木塊恰好沒有從木板上落下。取g＝l0m/s2，求：

（1）木板的長度L及小木塊在木板上滑動的時間t；

（2）最終木板停止時A點的位置坐標。

Answer 1

【答案】(1) ， （2）

【解析】（1）對木塊和木板組成的系統，根據牛頓第二定律得：
μ1（M+m）g=（M+m）a1，解得a1=-1m/s2
設木板B端與擋板碰前的速度為v，根據勻變速直線運動規律得：
v2-v02=2a1(x-L)

碰后對木塊，由牛頓第二定律：-μ2mg=ma2

解得a2=-5m/s2
對木板：μ2mg+μ1（M+m）g=Ma3

解得a3=4m/s2
依題意，碰后ts共速，由速度公式v+a2t=-v+a3t

解得t=v

木塊與木板的相對位移：

聯立解得L=18m v=9m/s t=2s

（2）共速后的速度v共=v+a2t=-1m/s方向向左，因μ1<μ2，故整體一起向左勻減速到停止，碰后對木板分析，由運動公式：

故A點的坐標xA=x+x1+x2-L=-1m