一平板车,质量M=100kg,停在水平路面上,车身的平板离地面的高度h=1.25m,一质量m=50kg的小物块置于车的平板上,它到车尾端的距离b=l.00m,与车板间的动摩擦因数μ=0.20,如图所示,今对平板车施一水平方向的恒力,使车向前行驶,结果物块从车板上滑落,物块刚离开车板的时刻,车向前行驶的距离s0=2.0m,不计路面与平板车间以及轮轴之间的摩擦,取g=10m/s2.
求:(1)物块在平板车上滑行过程中,物块和平板车的加速度各多大?
(2)物块离开平板车时,物块和平板车的速度各多大?
(3)物块落地时,落地点到车尾的水平距离s.
网友回答
解:(1)题目描述的物理过程如图所示,设作用于平板车的水平恒力为F,物块与车板间的摩擦力为f,自车启动至物块离开车板经历的时间为t,在这过程中,车的加速度为a1,物块的加速度为a2,则根据牛顿第二定律和运动学公式有
F-f=Ma1①
f=ma2②
③
④
f=μmg⑤
由②⑤式得.
由③④式得
(2)物块离开车板瞬间的速度为m/s=2m/s
此时车速为m/s=4m/s
(3)物块离车后以v为初速度做平抛运动经时间了落地,走过的水平距离为s1,即
s1=vt′⑥
⑦
由此解得
s1=vt′=2×0.5m=1m
由①⑤式得F=Ma1+μmg=(100×4+0.2×50×10)N=500N
在这段时间内,车的加速度为
车做匀加速直线运动,走过的距离为
则s=s2-s1=1.6m.
答:(1)物块在平板车上滑行过程中,物块和平板车的加速度分别为2m/s2、4m/s2.
(2)物块离开平板车时,物块和平板车的速度各是2m/s,4m/s.
(3)物块落地时,落地点到车尾的水平距离为1.6m.
解析分析:(1)根据牛顿第二定律结合运动学公式,抓住物体与小车的位移之差等于b求出物块和小车的加速度.
(2)通过匀变速直线运动的速度位移公式分别求出物块和平板车的速度.
(3)求出物块落地的时间,结合牛顿第二定律求出小车的加速度,通过运动学公式求出物块落地时,落地点到车尾的水平距离s.
点评:解决本题的关键理清物块与小车的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式 进行求解.