一滑块(可视为质点),通过长度不计的细绳拴在小车上,小车上表面光滑.小车由静止开始向右匀加速运动,经过2s,细绳断裂.细绳断裂后,小车的加速度不变,又经过一段时间,滑块

问题描述:

一滑块(可视为质点),通过长度不计的细绳拴在小车上,小车上表面光滑.小车由静止开始向右匀加速运动,经过2s,细绳断裂.细绳断裂后,小车的加速度不变,又经过一段时间,滑块从小车左端掉下,在这段时间内,已知滑块相对小车前3s内滑行了4.5m,后3s内滑行了10.5m.求

(1)小车底板长是多少?
(2)从小车开始运动到滑块离开车尾,滑块相对于地面移动的距离是多少?

(1)设小车加速度为a.断裂时,车和物块的速度为v1=at=2a.断裂后,小车的速度v=v1+at,小车的位移为:
s1=v1t+

1
2
at2
滑块的位移为:s2=v1t
前3s相对位移有关系:△S=S1S2
1
2
at2
=4.5m
得:a=
2△S
t2
=
2×4.5
9
=1m/s2
v1=2a=2×1=2m/s 
设后3s小车的初速度为v1′,则小车的位移为:
s1′=v1′t+
1
2
at2
滑块的位移为:s2′=v1t
得:s1′-s2′=3v1′+4.5-3v1=10.5m
解得:v1′=4m/s
由此说明后3s实际上是从绳断后2s开始的,滑块与小车相对运动的总时间为:t=5s.
小车底板总长为:L=s-s=v1t+
1
2
a
t 2总
-v1t=
1
2
a
t 2总
=
1
2
×1×25
=12.5m
(2)滑块在这段时间内的对地位移,s=v1t=2×5=10m
答:(1)小车底板长是12.5m;
(2)从小车开始运动到滑块离开车尾,滑块相对于地面移动的距离是多10m.