题目内容

20.质量为4.0kg的平板小车静止在光滑水平面上,如图所示.当t=0时,两个质量分别为mA=2.0kg和mB=1.0kg的小物块A、B都以v0=7.0m/s、方向相反的水平速度,同时从小车板面上的左右两端滑上小车相向滑动.当它们在小车上停止滑动时没有相碰,A、B与小车之间的动摩擦因数u=0.2,取g=10m/s2.求
(1)A在小车上刚停止滑动时,A和小车的速度大小;
(2)A、B在小车上都停止滑动时,小车的速度及此时小车运动的时间.

分析 1、分别对AB和小车受力分析,根据牛顿第二定律求解加速度,再根据运动学公式分析
2、对系统由动量守恒列式求出最终的共同速度,对A分析根据动力学规律即可求得现经历的时间,从而求出总时间.

解答 解:(1)当A和B在车上都滑行时,在水平方向它们的受力分析如图所示:
由受力图可知,A向右减速,B向左减速,小车向右加速,所以首先是A物块速度减小到与小车速度相等.
设A减速到与小车速度大小相等时,所用时间为t1,其速度大小为v1,则:
v1=v0-aAt1   
由牛顿第二定律有:μmAg=mAaA       ①
而对小车有:
v1=a车t1         
μmAg-μmBg=Ma车   ②
由①②联立得:v1=1.4m/s   t1=2.8s③
(2)根据动量守恒定律有,设向右为正方向,达共同速度为v,
mAv0-mBv0=(M+mA+mB)v  ④
v=1m/s⑤
总动量向右,当A与小车速度相同时,A与车之间将不会相对滑动了.
设再经过t2时间小物体A与B车速度相同,则:
-v=v1-aBt2   μmBg=mBaB⑥
由⑥⑦式得:t2=1.2s ⑦
所以A、B在车上都停止滑动时,车的运动时间为t=t1+t2=4.0s   
答:(1)A在车上刚停止滑动时,A和车的速度大小为1.4m/s.
(2)A、B在车上都停止滑动时车的速度为1m/s,此时车运动了4.0s.

点评 对于物块在小车上,往往动量守恒,有时还用到能量守恒求解.一定要注意分析各物体的运动过程及受力情况,明确动量守恒的条件即可正确列式求解.

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