Question

如图所示，一质量M=2.0kg的小车静止放在光滑水平面上，在小车的右端放一质量m=1.0kg可看作质点的小物块，

如图所示，一质量M=2.0kg的小车静止放在光滑水平面上，在小车的右端放一质量m=1.0kg可看作质点的小物块，小物块与小车间的动摩擦因数为μ=0.2．用水平恒力F向右拉动小车使小车在水平面上做匀加速直线运动，经过t=1.0s后撤去该恒力，此时小物块恰好运动到距小车右端l=1.0m处．在此后的运动中小物块没有从小车上掉下来．求：（1）小物块在加速过程中受到的摩擦力的大小和方向；（2）作用于木板的恒力F的大小．

Answer 1

（1）设小物块受到的摩擦力为f=μN₁=μmg=0.2×1.0×10N=2N 方向水平向右．
（2）设小物块的加速度为a₁，木板在恒力F作用下做匀加速直线运动时的加速度为a₂，此过程中小物块的位移为s₁，木板的位移为s₂则
由牛顿定律及运动规律可知：f=ma₁ a₁=2.0m/s²
s1＝

1

2

a1t2
s2＝

1

2

a2t2
s₂-s₁=l
带入数据解得：a₂=4m/s²
设木板受到的摩擦力为f′，f′=f，对木板根据牛顿第二定律：F-f′=Ma₂，
则F=f′+ma₂，代入数值得出F=10N．
答：（1）小物块在加速过程中受到的摩擦力的大小为2N；方向水平向右．
（2）作用于木板的恒力F的大小为10N．