求思路或答案,高中物理如图,高中物理题目
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(1)滑块加速度a1=F/m-ug=3m/s2,木板的加速度a2=umg/M=1m/s2

两者都以初速度为0加速度大小不同向右作匀加速直线运动,设经历时间t,滑块脱离木板.

选地面为参照物:滑块的位移S1=1/2a1t^2=1.5t^2,木板的位移S2=1/2a2t^2=0.5t^2

则:S1-S2=t^2=4,t=2s

木板的位移S2=0.5t^2=2m

(2)滑块的位移S1=1.5t^2=6m

根据公式v^2=2a1S1=2*3*6=36

解得v=6m/s

(3)如果F作用一段时间后,滑块脱离木板时的速度刚好与木板速度相等,这个时间最短,设这个时间为t',整个运动分为两个过程.

第一过程:滑块加速度a1=3m/s2,木板加速度a2=1m/s2

在F撤去瞬间滑块速度v1=a1t'=3t' (1)

木板速度v2=t' (2)

两者之间的位移差S=t'^2,即滑块在木板上滑动的距离.

第二过程,F撤去后,整个系统不受外力,满足动量守恒,设滑块脱离木板时两者速度为vt

则:mv1+Mv2=(m+M)vt (3)

此过程滑块在木板上移动的距离S'=L-t'^2 (4)

根据能量守恒,摩擦力做的功消耗掉系统的动能.

umgS'=1/2mv1^2+1/2Mv2^2-1/2(m+M)vt^2 (5)

联立(1)(2)(3)(4)(5)解得t'^2=2.4,开方后t'≈1.55s

对于第3问再提供另外一种简便的解法:

同样设F作用时间t'后,滑块脱离木板时的速度刚好与木板速度相等.

那么F对于整个系统的冲量为:I=Ft=10t=(M+m)vt

解得vt=5t'/3

F撤离瞬间滑块的位移s=1.5t'^2

根据做功的定义,F是作用在滑块上的,滑块的位移就是F做功的有效位移,那么F对于整个系统提供的能量为:E=FS=15t'^2

整个系统由摩擦力做功消耗掉的能量为:E'=umgL=16J

根据能量守恒列方程:E=E'+1/2(M+m)vt^2

代入数据得:15t'^2=16+25t'^2/3

解得t'^2=2.4,t'≈1.55s

这样解一步可以到位,不用分两个过程分别计算、分析.