题目内容

【题目】如图所示,在某平台上,货物Av010 m/s的初速度从左端滑上静止在光滑轨道的货车,已知货物质量m20 kg,货车质量M30 kg,货车高h0.8 m。在光滑轨道上有一固定的挡板,轨道右侧边缘处斜靠一木板,当货车撞到挡板时会被粘住不动,而货物就被抛出,恰好沿木板方向落在平台边缘并沿木板滑下。已知货车上表面与货物间的动摩擦因数μ0.5,货物可视为质点,挡板厚度不计,且与货车等高。斜靠的木板与水平面夹角为53°(sin 53°0.8cos 53°0.6g10 m/s2)

(1)求货物做平抛运动的时间;

(2)求货物做平抛运动的水平距离;

(3)若货车在碰到挡板之前已经与货物达到共同速度,则货车的长度是多少?

【答案】(1)0.4 s (2)1.2 m (3)6.7 m

【解析】 (1)货物从货车上滑出之后做平抛运动,竖直方向有hgt2 

解得t0.4 s 

(2)将货物落至木板时的速度进行分解,有vygt10×0.4 m/s4 m/s 

故货物做平抛运动的水平距离xvxt3×0.4 m1.2 m 

(3)在货车撞到挡板之前,货车与货物已经到达共同速度,根据牛顿第二定律:

对货物:μmgma1 

解得a1μg0.5×10 m/s25 m/s2 

对货车:μmgMa2 

解得  

当具有共同速度时有:

v0a1ta2t 

代入数据解得:t1.2 s 

所以共同速度va2t4 m/s 

设相对位移为L,根据能量守恒定律得

 

联立解得L6 m 

货车被粘住之后,货物继续在货车上滑行,直到滑出过程,根据动能定理:

解得货物继续滑行的距离s0.7 m 

所以货车的长度为Ls(60.7) m6.7 m

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