答
解法一:
(1)由题意知动量守恒,设物块与小车的共同速度为v,以水平向右为正方向(如图所示),根据动量守恒定律有
m2v0=(m1+m2)v…①
设物块与车面间的滑动摩擦力为F,对物块应用动量定理有
-Ft=m2v-m2v0…②
其中F=μm2g…③
解得 t=
代入数据得 t=0.24s…④
(2)要使物块恰好不从车厢滑出,须物块到车面右端时与小车有共同的速度v′,则
m2v'0=(m1+m2)v'…⑤
由功能关系有
m2v=(m1+m2)v′2+μm2gL…⑥
⑤⑥联立并代入数据解得:v0′=5m/s
故要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车的速度v0′不能超过5m/s.
解法二:
(1)选物块原来的方向为正,
对小车有a1==m/s2,…①
对物块a2==-5m/s2…②
由于物块在车面上某处与小车保持相对静止,物块和车具有共同速度.
所以有v0+a2t=a1t…③
①②式代入③式解得t=0.24s
(2)要使物块恰好不从车厢滑出,须物块到车面最右端时与小车有共同的速度v′设小车的位移为s1,物块的位移为s2,物块原来的速度为v0'
对小车有:v′2-0=2a1s1…④
对物块有:v′2 − 2=2a2s2…⑤
s2-s1=L…⑥
①②④⑤⑥联立解得v0'=5m/s
答:(1)物块在车面上滑行的时间为0.24s
(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0′不超过5m/s.