Question

如圖5-1-3所示，質量m_A為4.0 kg的木板A放在水平面C上，木板與水平面間的動摩擦因數(shù)μ為0.24,木板右端放著質量m_B為1.0 kg的小物塊B（視為質點），它們均處于靜止狀態(tài).木板突然受到水平向右的12 N·s的瞬時沖量I作用開始運動，當小物塊滑離木板時，木板的動能E_kA為8.0 J，小物塊的動能E_kB為0.50 J，重力加速度取10 m/s².求：

圖5-1-3

（1）瞬時沖量作用結束時木板的速度v₀;

(2)木板的長度L.

Answer 1

（1）3.0 m/s  （2）0.50 m

解析:

(1)設水平向右為正方向，有I=m_Av₀                                     ①

代入數(shù)據(jù)解得v₀=3.0 m/s                                                     ②

（2）設A對B、B對A、C對A的滑動摩擦力的大小分別為F_AB、F_BA和F_CA，B在A上滑行的時間為t，B離開A時A和B的速度分別為v_A和v_B，分別對A、B應用動量定理,有

-（F_BA+F_CA）t=m_Av_A-m_Av₀                                                    ③

F_ABt=m_Bv_B                                                                  ④

其中F_AB=F_BA

F_CA=μ(m_A+m_B)g                                                            ⑤

設A、B相對于C的位移大小分別為s_A和s_B，分別對A、B應用動能定理,有

-（F_BA+F_CA）s_A=m_Av_A²-m_Av₀²                                             ⑥

F_ABs_B=E_Kb                                                                  ⑦

動量與動能之間的關系為

m_Av_A=                                                            ⑧

m_Bv_B=                                                             ⑨

木板A的長度L=s_A-s_B                                                        ⑩

代入數(shù)據(jù)解得L=0.50 m.