题目内容

(12分)如图所示,平板车长为L=6m,质量为M=10kg,上表面距离水平地面高为h=1.25m,在水平面上向右做直线运动,A、B是其左右两个端点.某时刻小车速度为v0=7.2m/s,在此时刻对平板车施加一个方向水平向左的恒力F=50N,与此同时,将一个质量m=1kg为小球轻放在平板车上的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),,经过一段时间,小球脱离平板车落到地面.车与地面的动摩擦因数为0.2,其他摩擦均不计.取g=10m/s2.求:

(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间;

(2)小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间;

(3)从小球轻放上平板车到落地瞬间,平板车的位移大小.

 

【答案】

(1)(2)3s(3)5.175m

【解析】(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间

                        

(2)   小球放到平板车后相对地面静止,小车的加速度为

   

小车向右运动的距离为            

小于4m,所以小球不会从车的左端掉下.

小车向右运动的时间为                   

小车向左运动的加速度为

        

小车向左运动的距离为             

小车向左运动的时间为             

故小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间t=t1+t2=3s

(3) 小球刚离开平板车瞬间,小车的速度方向向左,大小为

                          

小球离开车子后,车的加速度为              

车子向左运动的距离为

    

从小球轻放上平板车到落地瞬间,平板车的位移大小

X= x1 + x2+ x3 =5.175m

小球离开平板车后做自由落体运动,运动时间由竖直分运动判断,小球放到平板车后水平方向不受外力,所以小球静止不动,小车受到水平向左的拉力后向右匀减速,当速度为零时可判断此时位移大小,由此可知小球没有从左端掉下来,随后小车向左做匀加速直线运动,利用位移间的等量关系可求得小球掉落的时刻

 

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