题目内容

【题目】在水平长直的轨道上,有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度做匀速直线运动。某时刻将一质量为m的小滑块轻放到车面的中点,滑块与车面间的动摩擦因数为,此时调节外力,使平板车仍做速度为的匀速直线运动。

(1)若滑块最终停在小车上,滑块和车之间因为摩擦产生的内能为多少?(结果用m, 表示)

(2)已知滑块与车面间动摩擦因数,滑块质量,车长,车速,取,当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F,要保证滑块不能从车的左端掉下,恒力F大小应满足什么条件?

【答案】(1)(2)

【解析】解:根据牛顿第二定律,滑块相对车滑动时的加速度

滑块相对车滑动的时间:

滑块相对车滑动的距离

滑块与车摩擦产生的内能

由上述各式解得(与动摩擦因数无关的定值)

(2)设恒力F取最小值为,滑块加速度为,此时滑块恰好达到车的左端,则:

滑块运动到车左端的时间

由几何关系有:

由牛顿定律有:

联立可以得到: ,

则恒力F大小应该满足条件是: 。

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