如图所示,长L=1.3m,质量M=5.0kg的平板小车A静止在光滑的水平面上,小车左端放有质量m=1.0kg的小木块B(可以看作质点),木块B与小车A之间的动摩擦因数

发布时间:2020-08-08 08:41:01

如图所示,长L=1.3m,质量M=5.0kg的平板小车A静止在光滑的水平面上,小车左端放有质量m=1.0kg的小木块B(可以看作质点),木块B与小车A之间的动摩擦因数μ=0.20,现用水平恒力F拉动木块B在小车A上滑行.求:
(1)小木块B在平板小车A上滑行时,小车A的加速度大小、方向;
(2)当F=时,使木块B从小车A的右端与A脱离时,小车A的动能和此过程中F对木块B做的功.

网友回答

解:(1)小车A受力如图所示,重力Mg、水平面给的支持力FN1、木块B给的压力FN2、水平向右的滑动摩擦力F1
设小车A此时的加速度为a1
根据牛顿第二定律
有  F1=Ma1
又  F1=μFN2
木块B的受力如图所示,重力mg、支持力大小为FN2、水平力F和水平向左的滑动摩擦力大小为?F1,且竖直方向平衡 FN2=mg
三式联立 μmg=Ma1
有 
代入数据,木块B在A上滑行时,A的加速度大小
a1=0.40?m/s2  方向:水平向右
(2)当F==5.0?N时:
根据牛顿第二定律,设木块B的加速度为a2
对木块B?有  F-F1=ma2
几式联立,有  
代入数据,B的加速度 a2=3.0?m/s2
设使木块B从小车A的右端与A脱离时,A的位移为s,则B的位移为(s+L)
由于A、B均做初速度为零的匀加速运动,有;
由此二式及a1、a2的值,解出小车A的位移
s=0.20?m
对小车A,运用动能定理 F1?s=Ek2-0
此时小车A的动能为  Ek2=F1?s=μmg?s
代入数据,小车A的动能  Ek2=0.40?J
此过程中,力F对木块B做的功为WF=F?(s+L)
代入数据,有  WF=7.5?J
答:(1)小木块B在平板小车A上滑行时,小车A的加速度大小为0.40?m/s2,方向水平向右;
(2)当F=时,使木块B从小车A的右端与A脱离时,小车A的动能为0.40?J,此过程中F对木块B做的功为7.5?J.
解析分析:(1)先分析A受力情况,根据牛顿第二定律得到加速度的表达式,再分析B受力情况,求出A对B的支持力,即可得到B对A的压力,即可求出加速度;
(2)根据牛顿第二定律求出B的加速度,当B滑到A的最右端时,两者位移之差等于L,根据位移公式、速度公式及位移的关系式及动能定理即可求解小车A的动能,水平恒力F所做的功为W=F(s+L).

点评:本题是木块在小车滑动的类型,采用隔离法进行研究,要正确分析物体的受力情况,关键要抓住位移之间的关系,运用运动学公式和牛顿第二定律结合进行求解.
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