长为L=2m、质量为m1=1kg的小车静止在光滑水平面上.质量为m2=1kg的物块在小车上以v0=2.5 m/s的初速度从A端向B端滑动

发布时间:2020-08-08 06:25:44

如图2所示,长为L=2m、质量为m1=1kg的小车静止在光滑水平面上.质量为m2=1kg的物块在小车上以v0=2.5 m/s的初速度从A端向B端滑动,若小车与滑块间的动摩擦因数为μ=0.05,求:
  (1)物块从小车上脱离所需要的时间?
  (2)物块在小车上滑动的过程中,摩擦力对小车和物块所做的功分别为多少?
  (3)物块在小车上滑动的整个过程中,摩擦力产生的热量为多少?

网友回答

解析(1)物块与小车之间的摩擦力为
  f=μm2g=0.05×1×10N=0.5N
  对小车来说,由牛顿第二定律可知:a1=fm1=0.51m/s2=0.5m/s2,x1=12a1t2=t24;
  对物块来说, 由牛顿第二定律可知:
  a2=fm2=0.51m/s2=0.5m/s2,
  x2=v0t-12a2t2=2.5t-t24;
  由题意可知: x2-x1=L
  解方程组可得t=1s,x1=0.25m,x2=2.25m.
  (2)物块对小车的摩擦力对小车做正功,
  Wf1=fx1=0.125 J
  小车对物块的摩擦力对物块做负功,
  Wf2=-fx2=-1.125 J
  (3)摩擦力对小车做了0.125J正功, 那么小车的动能就增加0.125J;摩擦力对物块做了1.125J负功,则物块损失了1.125J的动能.物块损失了1.125J的动能,然而小车却仅得到0.125J的动能,那么试问那1.125J-0.125J=1J的能量上那里去了呢?原来这1J的能量就转化为小车和物块共有的内能了,即物块在小车上滑动的整个过程中,摩擦力产生的热量为1J.
  答案:(1)t=1 s;
  (2) Wf1=0.125 J,Wf2=-1.125 J;
  (3)Q=1 J
  点评摩擦并不一定生热,关键是看相互作用的物体间是滑动摩擦力还是静摩擦力,静摩擦力是不会生热的,只有滑动摩擦力才会产生热量,因此我们平时所说的“摩擦生热”当中的“摩擦”是指滑动摩擦.
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