一平板车质量M=50kg,停在水平路面上,车身平板离地面高h=1.25m.一质量m=10kg的小物块置于车的平板上,它到车尾的距离b=1.0m,与平板间的动摩擦因数μ=0.2,如图所示.今对

◎ 题目

一平板车质量M=50kg,停在水平路面上,车身平板离地面高h=1.25m.一质量m=10kg的小物块置于车的平板上,它到车尾的距离b=1.0m,与平板间的动摩擦因数μ=0.2,如图所示.今对平板车施一水平方向的恒力F=220N,使车由静止向前行驶,经一段时间后物块从平板上滑落,此时车向前行驶的距离x0=2.0m.不计路面与平板车间的摩擦,g取10m/s2.求:
(1)从车开始运动到物块刚离开车所经过的时间t;
(2)物块刚离开车时,恒力F的功率P;
(3)物块刚落地时,落地点到车尾的水平距离x.
魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)如图所示,设作物块与车板间的摩擦力为f,自车开始运动直至物块离开车板所用时间为t,此过程中车的加速度为a1
由牛顿第二定律有
  F-f=Ma1
  f=μmg
解以上两式得a1=4m/s2        
对车由运动学公式有  x0=
1
2
a1t2

解得   t=

2x0
a1
=

2×2
4
=1
s      
(2)物块离开车时,车的速度v=a1t=4×1=4m/s.
恒力F的功率p=Fv=220×4=880W  
(3)物块在车上运动时的加速度a2=
μmg
m
=μg=2
m/s2
物块离开车瞬间的速度v'=a2t=2×1=2m/s
它将以此初速度做平抛运动,设经时间t′落地,由  
    h=
1
2
gt′ 2

解得  t′=

2h
g
=

2×1.25
10
=0.5s
通过的水平距离  x1=v't'=2×0.5=1m                
在这段时间内,车的加速度为 
 a1=
F
M
=
220
50
=4.4
m/s2
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