题目内容

8.如图所示,质量M=8kg的小车静止在光滑水平面上,在小车右端施加一水平拉力F=8N,当小车速度达到1.5m/s时,在小车的右端、由静止轻放一大小不计、质量m=2kg的物体,物体与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,物体从放上小车开始经t=1.5s的时间,则物体相对地面的位移为(g取10m/s2)(  )
A.1mB.2.1mC.2.25mD.3.1m

分析 分别对滑块和平板车进行受力分析,它们都只受到滑动摩擦力的作用,根据牛顿第二定律求出各自加速度,物块在小车上停止相对滑动时,速度相同,可以求出时间;滑块做匀减速运动,平板车做匀加速运动,当它们速度相等时一起向右做匀速运动,求出物块的位移即可.

解答 解:当在车的右端放上物体时,对物块:由牛顿第二定律得ma1=μmg,a1=μg=2m/s2
对小车:Ma2=F-μmg,a=$\frac{F-μmg}{M}$=$\frac{8-0.2×2×10}{8}$m/s2=0.5m/s2
设经过时间t0,物体和车的速度相等,即v1=v2
物体的速度v1=a1t0
车的速度 v2=v+a2t0
解得t0=1s,v1=2m/s
前一秒物块相对地面的位移为s1=$\frac{1}{2}{a}_{1}{t}_{0}^{2}$=1m
当物块与小车共速后,由牛顿第二定律(M+m)a=F,a=$\frac{F}{M+m}$=$\frac{8}{8+2}$m/s2=0.8m/s2,
后0.5s物块相对地面的位移为s2=v1t+$\frac{1}{2}a{t}^{2}$=2×$0.5+\frac{1}{2}×0.8×0.{5}^{2}$m=1.1m
则物体从放上小车开始经t=1.5s的时间,则物体相对地面的位移为s=s1+s2=1+1.1m=2.1m,故B正确,ACD错误;
故选:B

点评 该题是相对运动的典型例题,要认真分析两个物体的受力情况,弄清两个物体的运动状态,找到他们共速时的时间,再根据运动学基本公式求解,难度适中.

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