题目内容
一质量M=100kg的平板小车停在光滑水平路面上，车身平板离地面高度h=1.25m．一质量m=50kg的小物块置于车的平板上且距车尾s=1m．已知物块与平板间的动摩擦因数μ=0.2．现对车头施加一大小为500N的水平恒力F作用，一段时间后，物体从车尾滑落并掉至地面上．求：（取g=10m/s2）（1）物块在小车上时，物块和小车的加速度大小分别为多少？
（2）物块离开小车时，物块和小车的速度大小分别为多少？
（3）物块落地时和小车的水平距离为多少？
【答案】分析：以m为研究对象进行分析，m在车板上的水平方向只受一个摩擦力f的作用，所以m从A点运动到B点，做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律及运动学基本公式求出运动到B点的速度、位移等，以小车为研究对象，根据牛顿第二定律求出平板车的加速度；m从B处滑落时，以υB为初速度做平抛运动，根据平抛运动的基本公式求出运动的时间和位移，对平板车M，在m未滑落之前，水平方向受二力作用，即F和物块对平板车的摩擦力f，二者方向相反，当m从平板车的B点滑落以后，平板车水平方向只受F作用，做匀加速直线运动，分别根据运动学基本公式求出位移，进而可求得物块落地时，落地点到车尾的水平距离s．
解答：解：（1）设物块与车板间的摩擦力为f，则有
F-f=M a1
f=μmg
解得：a1=4 m/s2
设车启动至物块离开车板经历的时间为t1，物块的加速度为a2，则
f=ma2
解得：a2=2 m/s2
（2）滑块与平板小车相对滑动过程，有：
a1t12-
a2t12=S
解得：t1=1 s
物块离开车板时刻，车和物块的速度分别
v1=a1t1=4m/s
v2=a2t1=2m/s
（3）物块离车板后作平抛运动，所经历的时间为t2，走过的水平距离为s2，则
s2=vt2
h=
gt22
解之得：t2=0.5s s2=1m
在这段时间内车的加速度 a3=
=5 m/s2
车运动的距离s1=v1t2+
a3t22=2.625m
s=s1-s2=1.625 m
答：（1）物块滑落前，物块的加速度大小为2 m/s2，平板车的加速度的大小为4 m/s2；
（2）物块离开平板车时，车的速度v1为4m/s，物块的速度v2的大小为2m/s；
（3）物块落地点到车尾的水平距离s为1.625 m．
点评：该题涉及到相对运动的过程，要求同学们能根据受力情况正确分析运动情况，并能熟练运用运动学基本公式解题，难度较大．
解答：解：（1）设物块与车板间的摩擦力为f，则有
F-f=M a1
f=μmg
解得：a1=4 m/s2
设车启动至物块离开车板经历的时间为t1，物块的加速度为a2，则
f=ma2
解得：a2=2 m/s2
（2）滑块与平板小车相对滑动过程，有：
a1t12-a2t12=S 解得：t1=1 s
物块离开车板时刻，车和物块的速度分别
v1=a1t1=4m/s
v2=a2t1=2m/s
（3）物块离车板后作平抛运动，所经历的时间为t2，走过的水平距离为s2，则
s2=vt2
h=
gt22解之得：t2=0.5s s2=1m
在这段时间内车的加速度 a3=
=5 m/s2车运动的距离s1=v1t2+
a3t22=2.625ms=s1-s2=1.625 m
答：（1）物块滑落前，物块的加速度大小为2 m/s2，平板车的加速度的大小为4 m/s2；
（2）物块离开平板车时，车的速度v1为4m/s，物块的速度v2的大小为2m/s；
（3）物块落地点到车尾的水平距离s为1.625 m．
点评：该题涉及到相对运动的过程，要求同学们能根据受力情况正确分析运动情况，并能熟练运用运动学基本公式解题，难度较大．
练习册系列答案
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