题目内容

17.如图所示,平板车B的质量为M=3.0kg,以υ0=4.0m/s的速度在光滑水平面上向右运动.质量为m=1.0kg 的物体A被轻放到车的右端,设物体与车上表面间的动摩擦因数为μ=0.25.求:
①如果平板车足够长,那么平板车最终速度多大?物体在车上滑动的时间是多少?
②要使物体不从车上掉下,车至少要有多长?

分析 (1)对A和B组成的系统研究,根据动量守恒定律求出共同速度的大小,结合牛顿第二定律和速度时间公式求出物体在车上滑动的时间.
(2)根据能量守恒,求出车至少的长度.

解答 解:(1)对A、B组成的系统运用动量守恒定律得,规定向右为正方向,
Mv0=(M+m)v,
解得平板车最终的速度v=$\frac{M{v}_{0}}{M+m}=\frac{3×4}{3+1}m/s=3m/s$.
物体在车上滑动的加速度大小a=μg=2.5m/s2,
则物体在车上滑动的时间t=$\frac{v}{a}=\frac{3}{2.5}s=1.2s$.
(2)根据能量守恒得,$μmgL=\frac{1}{2}M{{v}_{0}}^{2}-\frac{1}{2}(M+m){v}^{2}$,
代入数据解得L=2.4m.
答:(1)平板车的最终速度为3m/s,物体在车上滑动的时间为1.2s.
(2)要使物体不从车上掉下,车至少要有2.4m.

点评 本题运用动量守恒守恒和能量守恒综合求解,也可以分别求出A、B的加速度,结合运动学公式综合求解,难度不大.

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