如图所示,质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进,当速度为v0时拖车突然与汽车脱钩,到拖车停下瞬间司机才发现.若汽车的牵引力一直未变,车与路面的动摩擦因数为μ,那么拖车刚停下时,汽车的瞬时速度是多大?

问题描述:

如图所示,质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进,当速度为v0时拖车突然与汽车脱钩,到拖车停下瞬间司机才发现.若汽车的牵引力一直未变,车与路面的动摩擦因数为μ,那么拖车刚停下时,汽车的瞬时速度是多大?

以汽车和拖车系统为研究对象,质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进,所以全过程系统受的合外力始终为F=(M+m)a,
车与路面的动摩擦因数为μ,所以该过程经历时间为t=

v0
μg
,末状态拖车的动量为零.
规定汽车运动方向为正方向,全过程对系统用动量定理可得:
(M+m)a•
v0
μg
=Mv′-(M+m)v0
得:v′=
(M+m)(a+μg)v0
μM g

答:拖车刚停下时,汽车的瞬时速度是
(M+m)(a+μg)v0
μM g

答案解析:全过程系统受的合外力不变,末状态拖车的动量为零.根据全过程对系统用动量定理进行求解.
考试点:动量定理.

知识点:本题是脱构问题,要求学生灵活的应用动量定理全过程对系统进行研究,注意正方向的规定.