物体A的质量M=1kg,静止在光滑水平面上的平板车B的质量为m=0.5kg、长L=1m.某时刻A以v0=4m/s向右的初

物体A的质量M=1kg,静止在光滑水平面上的平板车B的质量为m=0.5kg、长L=1m.某时刻A以v0=4m/s向右的初速度滑上木板B的上表面,在A滑上B的同时,给B施加一个水平向右的拉力.忽略物体A的大小,已知A与B之间的动摩擦因数µ=0.2,取重力加速度g=10m/s2.试求:
(1)若F=2N,物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离;
(2)如果要使A不至于从B上滑落,拉力F大小应满足的条件.
0192837465116 1年前 已收到1个回答 举报

华美中321 春芽

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解题思路:(1)物块滑上平板车,物块做匀减速运动,小车做匀加速直线运动,当两者速度相同时,物块在小车上相对运动的距离最大,结合牛顿第二定律和运动学公式求出物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离.
(2)物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时,A、B具有共同的速度,结合牛顿第二定律和运动学公式求出拉力的最小值.另一种临界情况是A、B速度相同后,一起做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出拉力的最大值,从而得出拉力F的大小范围.

(1)物体A滑上木板B以后,作匀减速运动,
由牛顿第二定律得:µMg=maA,aA=µg=0.2×10=2m/s2
木板B作加速运动,由牛顿第二定律得:F+µMg=maB
代入数据解得:aB=[F/m]+μ[M/m]g=[2/0.5]+0.2×[1/0.5]×10=8m/s2
两者速度相同时:v0-aAt=aBt,4-2t=8t,解得:t=0.4s,
A滑行距离:SA=v0t-[1/2]aAt2=4×0.4-[1/2]×2×0.42=1.44m,
B滑行距离:SB=[1/2]aBt2=[1/2]×8×0.42=0.64m,
代入数据解得,最大距离:△s=SA-SB=0.8m.
(2)物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时,A、B具有共同的速度v1
则:

v20−
v21
2aA=

v21
2aB+L,又:
v0−v1
aA=
v1
aB,代入数据解得:aB=6m/s2
由牛顿第二定律得:F+µMg=maB
解得:F=maB-µMg=0.5×6-0.2×1×10=1N
若F<1N,则A滑到B的右端时,速度仍大于B的速度,于是将从B上滑落,所以F必须大于等于1N.
当F较大时,在A到达B的右端之前,就与B具有相同的速度,之后,A必须相对B静止,
才不会从B的左端滑落.由牛顿第二定律得:µmg=ma,a=μg=0.2×10=2m/s2
F=(M+m)a=(1+0.5)×2=3N,若F大于3N,A就会相对B向左滑下.
综上所述,力F应满足的条件是:1N≤F≤3N;
答:(1)物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离为0.8m.
(2)拉力F大小应满足的条件为1N≤F≤3N.

点评:
本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律;机械能守恒定律.

考点点评: 牛顿定律和运动公式结合是解决力学问题的基本方法,这类问题的基础是分析物体的受力情况和运动情况,难点在于分析临界状态,挖掘隐含的临界条件.

1年前

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