如图所示,质量为M=8kg的小车放在光滑的水平面上,在小车左端加一水平推力F=8N,当小车向右运动的速度达到v0=1.5

如图所示,质量为M=8kg的小车放在光滑的水平面上,在小车左端加一水平推力F=8N,当小车向右运动的速度达到v0=1.5m/s时,在小车前端轻轻放上一个大小不计、质量为m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2.已知运动过程中,小物块没有从小车上掉下来,取g=10m/s2.求:

(1)经过多长时间两者达到相同的速度;
(2)小车至少多长,才能保证小物块不从小车上掉下来;
(3)从小物块放上小车开始,经过t=1.5s小物块通过的位移大小为多少.
烤猪111 1年前 已收到2个回答 举报

暗夜狂舞 幼苗

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解题思路:(1)小物块放上小车后,发生相对滑动,小物块在滑动摩擦力的作用下做匀加速运动,小车在推力和摩擦力作用下做匀加速运动,根据牛顿第二定律求出物块和小车的加速度.(2)物块做初速度为0的匀加速运动,小车做有初速度的匀加速运动,根据运动学公式求出速度相等的时间,从而求出相等的速度,根据位移公式即可求解.(3)物块和小车速度相等后,一起做匀加速直线运动,物块与小车间的滑动摩擦力变为静摩擦力.先求出速度相等前物块的位移,然后根据共同一起运动的加速度,求出一起匀加速运动的位移,两个位移之和即为小物块最终的位移.

(1)设小物块和小车的加速度分别am、aM,由牛顿第二定律有:
μmg=mam
F-μmg=MaM
代入数据解得:am=2m/s2
aM=0.5m/s2
设经过时间t1两者达到相同的速度,由amt1=v0+aM t1
解得:t1=1s
(2)当两者达到相同的速度后,假设两者保持相对静止,以共同的加速度a做匀加速运动
对小物块和小车整体,由牛顿第二定律有:
F=(M+m)a
解得:a=0.8m/s2
此时小物块和小车之间的摩擦力f=ma=1.6N
而小物块和小车之间的最大静摩擦力fm=μmg=4N
f<fm,所以两者达到相同的速度后,两者保持相对静止.
从小物块放上小车开始,小物块的位移为:sm=
1
2amt12
小车的位移sM=v0t1+
1
2aMt12
小车至少的长度l=sM-sm
带入数据得:l=0.75m
(3)在开始的1s内,小物块的位移sm=
1
2amt12=1m,末速度v=amt1=2m/s
在剩下的时间t2=t-t1=0.5s时间内,物块运动的位移为s2=υt2+[1/2]at2,得s2=1.1m.
可见小物块在总共1.5s时间内通过的位移大小为s=sm+s2=2.1m.
答:(1)经过1s钟两者达到相同的速度;
(2)小车至少0.75m,才能保证小物块不从小车上掉下来;
(3)从小物块放上小车开始,经过t=1.5s小物块通过的位移大小为2.1m.

点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系.

考点点评: 解决本题的关键知道物块和小车开始各自以加速度做匀加速运动,当速度相对后,保持相对静止,一起做匀加速直线运动.

1年前

10

5828880 幼苗

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第3问的答案是多少?

1年前

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