如图所示,光滑水平面上有一木板,质量M=1.0kg,长度L=1.0m.在木板的最左端有一个小铁块(可视为质点),质量m=
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解题思路:(1)隔离对m和M分析,抓住M的加速度大于m的加速度,结合牛顿第二定律求出拉力的最小值.

(2)结合牛顿第二定律和运动学公式求出抽出过程中木板和铁块的位移,从而求出摩擦力对木板和铁块做功的大小.

(1)木板能被抽出,对小铁块有:μmg=ma1

对木板有:F-μmg=Ma2

若木板能被抽出:a2>a1

解得F>μ(M+m)g=6N.

所以拉力F至少大于6N.

(2)由(1)问知木板被抽出过程,小铁块的加速度a1=μg=3m/s2

木板的加速度a2=

F−μmg

M=

8−0.3×10

1m/s2=5m/s2

设抽出过程时间为t,则

1

2a2t2−

1

2a1t2=L

代入数据解得t=1s

所以抽出过程小铁块的位移x1=

1

2a1t2=

1

2×3×1m=1.5m

木板的位移x2=

1

2a2t2=

1

2×5×1m=2.5m

摩擦力对小铁块做功Wf1=μmgx1=0.3×10×1.5J=4.5J.

摩擦力对木板做功为Wf2=-μmgx2=-0.3×10×2.5J=-7.5J.

答:(1)拉力F至少为6N.(2)抽出过程中摩擦力分别对木板和铁块做的功为-7.5J、4.5J.

点评:

本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;力的合成与分解的运用.

考点点评: 本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.

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