题目内容
一平板车的质量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的物块置于车的平板上,它到车尾端的距离b=1.00m,与平板间的动摩擦因数μ=0.20,如图所示.今对平板车施一水平方向的恒力,使车向右行驶,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) 物块没有离开平板车时物块的加速度和物块刚要离
开平板车时平板车的速度.
(2) 物块落地时,落地点到车尾的水平距离是多少?
(1)4M/S(2)1.625M
解析:
(1)以m为研究对象进行分析,m在车板上的水平方向只受一个摩擦力f′的作
用,f=μmg,根据牛顿第二定律知f=ma1 a1=μg=0.20×10m/s2=2m/s2 (2分)
如图,m从A点运动到B点,做匀加速直线运动,sAB=s0-b=1.00m,运动到B点的速度υB为:
υBm/s=2m/s (2分)
物块在平板车上运动时间为t1=υB/ a1=2/2=1s,在相同时间里平板车向前行驶的距离s0=2.0m,则有
s0=,所以平板车的加速度 m/s2
此时平板车的速度为 m/s (2分)
(2)m从B处滑落时,以υB为初速度做平抛运动,落到C的水平距离为s1,下
落时间为t2,如图所示,
则 s
m =1.0 m (2分)
对平板车M,在m未滑落之前,水平方向受二力作用,即F和物块对平板车的摩擦力f,二者方向相反,平板车加速度为a2,由牛顿第二定律得:F- f=Ma2
则有:F =Ma2+ f =(100×4+0.2×50×10)N =500N (2分)
当m从平板车的B点滑落以后,平板车水平方向只受F作用,而做加速度为
a3的匀加速运动,由牛顿第二定律得:F=Ma3 即m/s2 (2分)
在m从B滑落到C点的时间t=0.5s内,M运动距离s2为m
物块落地时,落地点到车尾的水平距离s为
s=s2-s1=(2.625-1)m=1.625m (2分)