题目内容

如图所示,质量为m1=16kg的平板车B原来静止在光滑的水平面上,另一质量m2=4kg的物体A以5m/s的水平速度滑向平板车的另一端,假设平板车与物体间的动摩擦因数为0.5,g取10m/s2,求:

(1)如果A不会从B的另一端滑下,则A、B最终速度是多少?

(2)要保证A不滑下平板车至少要有多长?

答案:
解析:

  (1)设A、B共同运动的速度为v,A的初速度为v0,则对A、B组成的系统,由动量守恒定律可得:

     m2v0=(m1+m2)v

  解得 v==1m/s.

  (2)设A在B上滑行的距离为l,小车从开始运动至速度刚增到1m/s时位移大小为s,则由动能定理可得:

  对A:Ff(l+s)=m2v2       ①

  对B:Ffs=m1v2             ②

  又Ff=μm2g                ③

  由①②③代入数据可解得:l=1.1m

  故要保证A不滑下,平板车至少应有1.1m长.

  亦可直接取A、B系统为研究对象,由于内能的增加等于系统动能的减少,根据能的转化和守恒定律有:

      μm2gl(m1+m2)v2       ④

  解得l=1.1m.

  【评析】在用动能定理Fs=mv-mv列方程时,一定要注意式中的位移s、速度v1和v2必须相对于同一参考系(一般均相对于大地).认真分析能量的转化情况,然后根据能量守恒列方程(如④式),也是求解该类问题简便有效的方法.


提示:

【分析】物体A在平板车B上滑动的过程中,由于摩擦力的作用,A做匀减速直线运动,B为初速度变为零的匀加速直线运动.由于系统的合外力为零,所以总动量守恒.如果平板车足够长,二者总有一个时刻速度变为相同,之后摩擦力消失,A、B以相同的速度匀速运动.在此过程中,由于A、B的位移不同,所以滑动摩擦力分别对A和B做的功也大小不等,故整个系统动能减小、内能增加、总能量不变.要求平板车的最小长度,可以用动能定理分别对A和B列方程,也可以用能的转化和守恒定律对系统直接列方程.


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