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试卷云
23．如图所示，质量为
的一只长方体形空铁箱在水平恒力
作用下沿水平面向右匀加速直线运动，已知水平恒力
，铁箱与水平面间的动摩擦因数
为0.3，木块与铁箱内壁各处间的动摩擦因数都相同。这时铁箱内一个质量为
的木块恰好能静止在后壁上。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，
取
。求：
(1)铁箱加速度大小和木块与铁箱内壁间的动摩擦因数
；
(2)铁箱对木块的作用力大小；
(3)减少拉力
，经过一段时间，木块沿铁箱左侧壁落到底部且不反弹，当铁箱的速度为
撤去拉力，又经
时间木块从木箱的左侧到达右侧，则铁箱的长度是多少？
【答案】(1)
；
(2)
(3)
【知识点】变速物体追变速物体、力的平行四边形定则及应用、牛顿定律与直线运动-简单过程、整体法与隔离法解连接体问题
【详解】（1）木块与铁箱一起做匀加速直线运动，对整体受力分析由牛顿第二定律可得
解得铁箱加速度大小为
设铁箱对木块的弹力为
，对木块受力分析，水平方向由牛顿第二定律有
木块恰好能静止在后壁上，则竖直方向受力平衡有
联立解得木块与铁箱内壁间的动摩擦因数为
（2）由上述分析可知铁箱对木块有一个水平向右的弹力
和竖直向上的最大静摩擦力
，由力的平行四边形定则可知铁箱对木块的作用力大小为
代入数据解得铁箱对木块的作用力大小为
（3）当撤去拉力
时，铁箱和木块的速度均为
，因为
，故撤去拉力
以后木块相对铁箱滑动，木块和铁箱均向右做匀减速直线运动，对木块由牛顿第二定律有
对铁箱由牛顿第二定律有
解得
撤去拉力后，由运动学公式可知铁箱停止运动所需要的时间为
木块停止运动所需要的时间为
故经过
时铁箱已经停止运动，而木块仍在运动。经过
木块从铁箱的左侧到达右侧，铁箱的对地位移为
木块的对地位移为
故铁箱的长度为
极限运动，是结合了一些难度较高，且挑战性较大的组合运动项目的统称。