如图所示,一质量M=50kg、长L=3m的平板车静止在光滑的水平地面上,平板车上表面距地面的高度h=1.8m.一质量m=10kg可视为质点的滑块,以v0=7.5m/s的初速度从左端滑上平板车,滑块与平板车间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2.(1)分别求出滑块在平板车上滑行时,滑块与平板车的加速度大小;(2)计算说明滑块能否从平板车的右端滑出.
问题描述:
如图所示,一质量M=50kg、长L=3m的平板车静止在光滑的水平地面上,平板车上表面距地面的高度h=1.8m.一质量m=10kg可视为质点的滑块,以v0=7.5m/s的初速度从左端滑上平板车,滑块与平板车间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2.
(1)分别求出滑块在平板车上滑行时,滑块与平板车的加速度大小;
(2)计算说明滑块能否从平板车的右端滑出.
答
①对滑块,μmg=ma1,a1=μg=5m/s2
对平板车,μmg=Ma2,a2=
=1m/s2μmg M
②设经过t时间滑块从平板车上滑出.
x块1=v0t1−
a11 2
x车1=
t
2
1
a21 2
t
2
1
而 x块1-x车1=L
解得t1=0.5s或2s(舍去)
此时,v块1=v0-a1t1=3.5m/s,v车1=a2t1=0.5m/s
所以,滑块能从平板车的右端滑出.
答案解析:(1)对滑块受力分析,由牛顿第二定律可求得滑块的加速度,同理可求得平板车的加速度;
(2)由位移关系可得出两物体位移间相差L时的表达式,则可解出经过的时间,由速度公式可求得两车的速度,则可判断能否滑出.
考试点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
知识点:滑块与小车间通过摩擦力相互作用,在研究时应注意所选的研究对象的受力及质量不能用错.