Question

【题目】如图,光滑水平面上放一质量M=3kg,长为L=1m的木板,板上最右端放一质量为m=1kg的小物块,接触面间的动摩擦因数为μ=0.1,今对木板施加一水平向右的拉力F。

(1)要使木板能从物块下面抽出来,作用在木板上至少需要用多大的力?

(2)如果拉力F=10 N,且恒定不变,则小物块所能获得的最大速率是多少?

Answer 1

【答案】(1)4 N　(2)1m/s

【解析】

（1）当小物块与长木板刚好要发生相对滑动时，作用在木板上的力最小

对小物块，由牛顿第二定律得

μmg=ma

解得:

a=μg=0.1×10 m/s2=1m/s2

对整体由牛顿第二定律得

Fmin=(M+m)a=(3+1)×1 N=4 N

（2）当F=10 N>4 N时，两者发生相对滑动

对小物块:

a1=a=1m/s2

对木板:

F-μmg=Ma2

代入数据解得:

a2=3m/s2

由位移关系有:

L=a2t2-a1t2

代入数据解得:

t=1 s

则小物块的速度为:

v1=a1t=1m/s