题目内容
【题目】如图所示，一质量m=2kg的铁块放在质量M=2kg的小车左端，二者一起以v0=4m/s的速度沿光滑水平面向竖直墙面运动，车与墙碰撞的时间t=0.01s，碰撞时间极短，铁块与小车之间的动摩擦因数μ=0.4，g=10m/s2．求：
（1）车与墙碰撞时受到的平均作用力F的大小（由于碰撞时间极短，可认为在车与墙碰撞时铁块速度没变）；
（2）小车车长的最小值．
【答案】（1）
（2）4m
【解析】
车与墙碰撞过程，根据动量定理列式求解平均作用力；对车和铁块组成的系统为研究对象，系统所受的合力为零，动量守恒，即可求出小车与铁块共同运动的速度，再根据能量守恒定律求出小车的最小长度．
（1）车与墙碰撞过程中，不计碰撞时机械能的损失，则车与墙碰撞后的瞬间，小车的速度向左，大小为
，设向左为正，根据动量定理得
，解得F=1600N；（2）对车和铁块组成的系统为研究对象，系统所受的合力为零．
以向左为正方向，由动量守恒定律得
，解得v=0；
对系统，由能量守恒定律得：
，解得L=4m．
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