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如图所示 一质量为M=3kg的平板车静止在光滑的水平地面上 其右侧足够远处有一障碍物A

时间:2018-07-05 16:28:00

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如图所示 一质量为M=3kg的平板车静止在光滑的水平地面上 其右侧足够远处有一障碍物A

问题补充:

如图所示,一质量为M=3kg的平板车静止在光滑的水平地面上,其右侧足够远处有一障碍物A,质量为m=2kg的b球用长L=2m的细线悬挂于障碍物正上方,一质量也为m的滑块(视为质点),以υ0=7m/s的初速度从左端滑上平板车,同时对平板车施加一水平向右的、大小为6N的恒力F,当滑块运动到平板车的最右端时,二者恰好相对静止,此时撤去恒力F.当平板车碰到障碍物A后立即停止运动,滑块则水平飞离平板车后立即与b球正碰,并与b粘在一起.已知滑块与平板车间的动摩擦因数μ=0.3,g取10m/s2,求:

(1)撤去恒力F前,滑块、平板车的加速度各为多大,方向如何?

(2)平板车的长度是多少?

(3)悬挂b球的细线能承受的最大拉力为50N,通过计算说明a、b两球碰后,细线是否会断裂?

答案:

解:(1)根据牛顿第二定律,

对滑块:al==μg=3m/s2,方向水平向左.

对平板车:a2==4m/s2,方向水平向右.

(2)滑块滑至平板车的最右端过程中,

对滑块:v1=v0-alt

s1=v0t-

对平板车车:vl=a2t

解得:车长L=s1-s2=3.5m

(3)由(2)中解得:v1=4m/s

滑块与小球碰撞,动量守恒定律得:mvl=2mv2得v2=2m/s

碰后,滑块和小球在最低点:T-2mg=2m

解得:T=48N<50N

∴细线不会断裂

答:

(1)撤去恒力F前,滑块、平板车的加速度各为3m/s2,方向水平向左和4m/s2,方向水平向右.

(2)平板车的长度是3.5m.

(3)a、b两球碰后,细线不会断裂.

解析分析:(1)撤去恒力F前,滑块受到水平向左的滑动摩擦力,平板车受到水平向右的滑动摩擦力,根据牛顿第二定律求解加速度.

(2)滑块滑至平板车的最右端过程中,根据位移公式s=v0t+,分别得到滑块、平板车的位移,位移之差等于板长,末速度相等,联立求解平板车的长度.

(3)由(2)问求出滑块与小球碰撞前速度,滑块与小球碰撞过程,动量守恒,可求出碰后共同速度,由牛顿第二定律求出细线的拉力大小,与最大拉力比较,判断细线是否会断裂.

点评:本题通过分析滑块和平板车的受力情况分析其运动情况,再根据牛顿第二定律、运动学公式及位移关系、速度关系相结合求解板长.碰撞过程的基本规律是动量守恒.

如图所示 一质量为M=3kg的平板车静止在光滑的水平地面上 其右侧足够远处有一障碍物A 质量为m=2kg的b球用长L=2m的细线悬挂于障碍物正上方 一质量也为m的滑块

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