题目内容

【题目】20201月,武汉爆发新冠疫情,辽宁驰援疫区物资紧急运往湖北。一辆运送抗疫物资的货车在一段平直公路上行驶,突然从前车掉下一片质量为100g的橡胶垫飞落到货车前挡风玻璃上,驾驶室前挡风玻璃可视为倾角的斜面,如图所示,橡胶垫再往上运动就会影响司机的视线。当汽车以km/h速度匀速行驶时,橡胶垫刚好要向上滑动;司机为了让橡胶垫下滑,立即以加速度a做匀减速直线运动,当货车速度减到km/h时,橡胶垫刚好要向下滑动。设行驶中橡胶垫受到的空气阻力大小f=0.2vv代表车速),方向始终与车运动方向相反,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2,求:

(1)橡胶垫与车窗玻璃之间的动摩擦因数

(2)汽车做匀减速运动的加速度大小a

【答案】(1)0.5(2)10m/s2

【解析】

(1)设汽车做匀速运动时,橡胶垫受到挡风玻璃的支持力为,橡胶垫受到的空气阻力为,橡胶垫受到的滑动摩擦力为,则有

建立沿斜面和垂直斜面的直角坐标系,根据平衡条件得

由题意知

联立解得

(2)设汽车匀减速运动时,橡胶垫受到挡风玻璃的支持力为,橡胶垫受到的空气阻力为,橡胶垫受到的最大静摩擦力为,有

仍建立沿斜面和垂直斜面的直角坐标系,由牛顿第二定律得

由题意知

联立并代入,解得

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