12.质量M=3kg的滑板A置于粗糙的水平地面上,A与地面的动摩擦因数µ1=0.3,其上表面右侧光滑段长度L1=2m,左侧粗糙段长度为L2,质量m=2kg、可视为质点的滑块B静止在滑板上的右端,滑块与粗糙段的动摩擦因数µ2=0.15,取g=10m/s2,现用F=18N的水平恒力拉动A向右运动,当A、B分离时,B对地的速度vB=1m/s,求L2的值.
1m
在F的作用下,A做匀加速运动,B静止不动,当A运动位移为L1时B进入粗糙段,设此时A的速度为vA,则:
对A:由动能定理:①
B进入粗糙段后,设A加速度为aA,B加速度为aB,
对A:由牛顿第二定律:F﹣μ1(M+m)g﹣μ2mg=MaA…②
对B:由牛顿第二定律:μ2mg=ma2…③
由①得vA=2m/s=4…④
由 ②得aA=0…⑤
即A以vA=2m/s的速度做匀速直线运动直至A、B分离,设分离时B的速度为vB,B在粗糙段滑行的时间为t,则:
对A:sA=vAt=6…⑥
对B:vB=aBt=7…⑦
根据位移时间关系可得:…⑧ 又:sA﹣sB=L2 …⑨
联立解得:L2=1m.
分析A和B的运动情况,根据牛顿第二定律求解加速度大小,再根据匀变速直线运动位移时间关系、速度时间关系列方程求解;
本题关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况,利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度,再根据题目要求进行解答;理解加速度是联系静力学和运动学的桥梁;