题目内容

14.如图所示,一质量为M=4kg的平板车B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m=1kg的小木块A,A、B间动摩擦因数为μ=0.5,现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0=5m/s,使A向左运动,B向右运动,最后A不会滑离B,g取10m/s2.求:
(1)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车的速度;
(2)A、B最后的速度大小和方向;
(3)小木块相对平板车滑行的距离.

分析 (1)小木块向左运动到离出发点最远处时相对于地面的速度为0,根据动量守恒定律即可求出平板车的速度;
(2)系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出速度;
(3)由能量守恒定律可以求出相对位移.

解答 解:(1)小木块向左运动到离出发点最远处时相对于地面的速度为0,以向右为正方向,由根据动量守恒定律得:Mv0-mv0=Mv1
所以:${v}_{1}=\frac{M{v}_{0}-m{v}_{0}}{M}=\frac{4×5-1×5}{4}=3.75$m/s
(2)A、B组成的系统最好的速度相等,系统动量守恒,动量守恒得:Mv0-mv0=(M+m)v,
解得:v=$\frac{M-m}{M+m}$v0=$\frac{M-m}{M+m}{v}_{0}=\frac{4-1}{4+1}×5=3$m/s;方向与选定的正方向相同,向右.
(3)对A、B系统,由能量守恒定律有:$\frac{1}{2}Mv_0^2+\frac{1}{2}mv_0^2=\frac{1}{2}(M+m){v^2}+μmg•△s$,
代入数据解得:△s=8m;
答:(1)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车的速度是3.75m/s;
(2)A、B最后的速度大小是3m/s,方向向右;
(3)小木块相对平板车滑行的距离是8m.

点评 本题考查了求速度、相对位移,分析清楚物体运动过程,应用动量守恒定律与能量守恒定律即可正确解题.

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