Question

物理板块问题

如图，质量M=5kg的平板静止在光滑的水平面上，平板的右端有一竖直挡板，一个质量为m=2kg的木块静止在平板上，木块与挡板之间的距离L=0.8m，木块与平板之间的动摩擦因数μ=0.4
（1）若对木块施加F=12N水平向右的恒力，直到木块与挡板相撞，求这个过程经历的时间t；
（2）甲同学说，只增大平板的质量M，可以缩短上述时间t；
乙同学说，只减少平板的质量M，可以缩短上述时间t.
请通过计算，判断哪个同学是对的。

Answer 1

 

1、木块的受力分析如图1，根据牛顿第二定律，所以木块产生的加速度a1＝﹙F－mgμ﹚／mg。如果设木块与木板相撞的时间为t，在这段时间t内，木块相对地面滑动的距离为S1，在根据运动学公式，由于其初速度为0，所以S1＝½×a1×t²，代人F=12N，m=2㎏，μ=0.4，g取10m／s²

可以得到：S1=t²………………①

     平板的受力分析如图2，根据牛顿第二定律，沿水平方向，木板产生的加速度a2=mgμ／M。

木板初速度也为0，在F作用木块到木块和木板相撞的t时间内，设他的移动距离为S2，

S2=½×a2×t²……………………②

因此S1-S2=L……………………③

①、②代入③可得：t²=0.8／﹙1－4／M﹚……………④，

代入M=5kg，得 t=2s。

因此2秒相撞。

2、从④可以看出，甲同学说的正确。