Question

【题目】如图所示，有一长度x=1m、质量M=10kg的平板小车，静止在光滑的水平面上，在小车一端放置一质量m=4kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ=0.25，要使物块在2s内运动到小车的另一端，求作用在物块上的水平力F是多少？（g取10m/s2）

Answer 1

【答案】解：小车和物块的运动情况如图所示，

在物块运动到小车右端的过程中，小车发生的位移为x1 ， 物块发生的位移为x2 ， 取向右为正，以小车为研究对象，由牛顿第二定律得：
μmg=Ma1…①
由匀变速运动的公式得：
x1= a1t2…②
以物块为研究对象，由牛顿第二定律得：
F﹣μmg=ma2…③
由匀变速运动的公式得：x2= a2t2…④
由题意得：
x2﹣x1=x…⑤
由①②③④⑤带入数据得：F=16N
答：施加在小物块上的水平向右的拉力大小应为16N．
【解析】以小车为研究对象，由牛顿第二定律求出加速度，根据匀加速直线运动位移时间公式求出小车的位移，以物块为研究对象，由牛顿第二定律求出物块的加速度，根据匀加速直线运动位移时间公式求出物块的位移，两者运动时间相等且位移之差为车长x，根据位移列方程即可求解．