如图所示,在水平长直轨道上,有一长度L=8m的平板车在外力控制下始终保持以v=5m/s的速度向右做匀速直线运动.某时刻将

如图所示,在水平长直轨道上,有一长度L=8m的平板车在外力控制下始终保持以v=5m/s的速度向右做匀速直线运动.某时刻将一质量m=2kg的小滑块放到车面的中点,滑块与车面间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s2

(1)若滑块的初速度为零,求滑块在平板车上滑动的时间t;
(2)在(1)的情况下,求滑块在平板车上滑动过程因摩擦产生的内能Q;
(3)若以与车运动方向相同、大小为v0的初速度释放滑块,且滑块恰好不从车上掉下,求v0的取值?
妞妞0007 1年前 已收到1个回答 举报

我爱苑伟 幼苗

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解题思路:(1)滑块在滑动摩擦力作用下做匀加速运动,当滑块的位移与车的位移差为[L/2]时滑块滑离小车,从而根据位移关系求得运动时间;
(2)滑块滑离小车时,因摩擦产生的热量Q等于滑动摩擦力与滑块与小车间的相对位移的乘积;
(3)恰好不从车上掉下来说明滑块最终的速度与车同速,根据滑块与车的位移关系求出可能的速度值.

(1)设滑块释放后的加速度大小为a,则有:μmg=ma
得加速度为:a=μg=2×10=2m/s2
假设小滑块能从平板车上左端滑出,则有:vt=[1/2at2+
L
2]
解得:t=1s或t=4s(舍去)
此时滑块的速度v=at=2m/s,因为v<v,所以假设成立,t=1s
(2)由(1)知滑块与平板车的相对位移为[L/2],所以有:
Q=μmg
L
2=0.2×2×10×
8
2J=16J
(3)滑块恰好不从车上滑下,说明滑块最终的速度为v,设滑块运动时间为t′
如果v0<v,则滑块做匀加速运动恰好滑到平板车左端,根据匀变速直线运动规律,则有:
vt′−
v0+v
2t′=
L
2
v=v0+at′
解得:v0=1m/s
如果v0>v,则滑块做匀减速运动恰好滑到平板车右端,根据匀变速直线运动规律,则有:

v0+v
2t′−vt′=
L
2
v=v0-at′
解得:v0=9m/s
答:(1)若滑块的初速度为零,滑块在平板车上滑动的时间t为1s;
(2)在(1)的情况下,求滑块在平板车上滑动过程因摩擦产生的内能Q为16J;
(3)若以与车运动方向相同、大小为v0的初速度释放滑块,且滑块恰好不从车上掉下,v0可能为1m/s或9m/s.

点评:
本题考点: 牛顿运动定律的综合应用;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

考点点评: 解决本题的关键理清滑块在平板车上的运动规律,知道当滑块与小车速度相等后,一起做匀速直线运动.

1年前

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