题目内容

【题目】如图甲所示,水平地面上有一静止平板车,车上放一质量为 m =1kg的物块,物块与平板车的动摩擦因数为0.2(设最大静摩擦擦等于滑动摩擦),t=0时,车在外力作用下开始沿水平面做直线运动,其v-t图象如图乙所示,已知t=12s时,平板车停止运动,此后平板车始终静止.g取10 m/s2,在运动过程中物块未从平板车上掉下。

(1)求t=3s时物块的加速度.

(2)求t=8s时物块的速度.

(3)若物块相对平板车的运动会留下痕迹,请求出物块整个运动过程中在平板车上留下的痕迹的长度L以及物块和平板车间的摩擦生热Q;

【答案】(1)(2)16/s.(3)L=48,Q=160J

【解析】试题分析:(1)平板车对物块的摩擦力最大值为,故物块的加速度最大值为

但平板车的加速度由图象知为

故平板车不可能与物块一起向右加速,其加速度只能取

(2)物块向右做加速度为2m/s2的匀加速运动,而平板车则做加速度为的加速运动;

当时,物块速度

此后,由图象可知平板车在外力作用下做初速度为、加速大小为的匀减速运动,开始时物块的速度仍小于平板车的速度,故物块仍加速,直至两者共速.设平板车减速持续时间为,两者共速,则:

解得:

故t=8s时物块的速度为

(3)t=8s后,平板车的加速度为,而物块的加速度源于摩擦力,其最大值为,显然物块不可能与平板车一起减速,只能做加速度为的匀减速运动,直至停止.

在物块与平板车共速前,物块相对于平板车向后运动,其相对位移大小为,解得:,物块与平板车共速后,物块相对于平板车向前运动,其相对位移大小为,两阶段的相对运动而产生的痕迹会有部分重叠,由于,故痕迹长度为

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