题目内容

如图所示,质量M=8.0kg的小车放在光滑的水平面上,给小车施加一个水平向右的恒力F=8.0N。当向右运动的速度达到u0=1.5m/s时,有一物块以水平向左的初速度v0=1.0m/s滑上小车的右端。小物块的质量m=2.0kg,物块与小车表面的动摩擦因数μ=0.20。设小车足够长,重力加速度g=10m/s2。

求:

(1)物块从滑上小车开始,经过多长的速度减小为零。

(2)物块在小车上相对滑动的过程 ,物块相对地面的位移。

(3)物块在小车上相对小车滑动的过程中,系统产生的内能?(保留两位有效数字)

解:(1)设物块滑上小车后,做加速度为的匀变速运动,经过时间t1速度减为零

      

    解得  =2m/s2

    =0.5s

(2)小车做加速度为的匀加速运动,根据牛顿第二定律:F-μmg=

    解得     

   设经过t物块与小车具有共同的速度v,物块对地的位移为s1,小车运动的位移为s2,取向右为正方向。

    则,对物块:v=-v0+amt       …

    对小车:…      ……

    联立解得:s1=1.1m ,s2=3.2m……

(3)系统产生的内能:E=μmg(s2-s1)=8.4J

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