题目内容

物体A的质量m=l kg,静止在光滑水平面上的平板车B的质量为M=0.5kg,平板车长为L=1m。某时刻A以vo=4m/s向右的初速度滑上平板车B的上表面,在A滑上平板车B的同时,给平板车B施加一个水平向右的拉力。忽略物体A的大小,已知A与平板车B之间的动摩擦因数,取重力加速度g=10m/s2.试求:

   (1)若F=5N,物体A在平板车上运动时相对平板车向前滑行的最大距离;

   (2)如果要使A不至于从平板车B上滑落,拉力F大小应满足的条件.

(1)0.5m        (2)1N≤F≤3N


解析:

(1)物体A滑上平板车B以后,物体作匀减速运动,平板车作匀加速运动,两者速度相同时,物体A在平板车上相对小车向前滑行的距离最大。

由牛顿第二定律,对物体A有:??mg =maA  得aA=??g=2 m/s2      

对平板车B有:           ①

得:aB=14 m/s2                  

两者速度相同时,有   

得:t=0.25s             (2分)      

此过程:A滑行距离: m              

B滑行距离: m                   

此时物体A相对小车向前滑行的距离最大:△s= SA- SB=0.5m                          

(2)物体A不从车右端滑落的临界条件是A到达B的右端时,A、B具有共同的速度v1

则:………②         

又: ……………③          

由② ③式,可得:aB=6  m/s2                  

代入①式得: F=M aB—??mg=1 N                                    

若F<1N,则A滑到B的右端时,速度仍大于B的速度,于是将从小车B的右端滑落。

当F较大时,在A到达B的右端之前,就与B具有相同的速度,之后,A必须相对B静止,才不会从B的左端滑落。

即有:F=(M+m)am     

??m1g =m1am        

解之得:F=3N                

若F大于3N,A就会从小车B的左端滑下。

综上:力F应满足的条件是: 1N≤F≤3N

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