如图15所示,质量M=8.0kg的小车放在光滑的水平面上,给小车施加一水平向右的恒力F=8.0N。当向右运动的速度达到V0=1.5m/s时,有一物块以水平向左的初速度v0=1.0m/s滑上小
◎ 题目
如图15所示,质量M=8.0kg的小车放在光滑的水平面上,给小车施加一水平向右的恒力F=8.0N。当向右运动的速度达到V0=1.5m/s时,有一物块以水平向左的初速度v0=1.0m/s滑上小车的右端。小物块的质量m=2.0kg,物块与小车表面的动摩擦因数μ=0.20。设小车足够长,重力加速度g取10m/s2。 (1)物块从滑上小车开始,经过多长的时间速度减小为零? (2)求物块在小车上相对小车滑动的过程中,物块相对地面的位移。 (3)物块在小车上相对小车滑动的过程中,小车和物块组成的系统机械能变化了多少? |
◎ 答案
(1)0.5s (2)1.11m,方向向右 (3)17.2J |
◎ 解析
(1)设物块滑上小车后经过时间t1速度减为零,根据动量定理 μmgt1=mv, 解得: t1=="0.5s" 。…………1分 (2)物块滑上小车后,做加速度为am的匀变速运动,根牛顿第二定律 μmg=mam, 解得: am=μg=2.0m/s2。 小车做加速度为aM的匀加速运动,根据牛顿第二定律 F-μmg=MaM, 解得: aM==0.5m/s2。…………1分 设物块向左滑动的位移为s1,根据运动学公式 s1=v0t1-amt=0.25m, 当滑块的速度为零时,小车的速度V1为 V1=V0+amt1=1.75m/s。 设物块向右滑动经过时间t2相对小车静止,此后物块与小车有共同速度V,根据运动学公式,有 V=V1+aMt2=amt2, 解得: t2=s。 …………1分 滑块在时间t2内的位移为s2=ams=m≈1.36m。(方向向右) …………1分 因此,滑块在小车上滑动的过程中相对地面的位移为 s=s2-s1=m≈1.11m,方向向右。…………1分 (3)由(2)的结果,物块与小车的共同速度 V=m/s, 因此,物块在小车上相对小车滑动的过程中,系统的机械能增加量ΔE为 ΔE=(m+M)V2-mv-MV≈17.2J。…………2分 |
◎ 知识点
专家分析,试题“如图15所示,质量M=8.0kg的小车放在光滑的水平面上,给小车施加一水平向右的恒力F=8.0N。当向右运动的速度达到V0=1.5m/s时,有一物块以水平向左的初速度v0=1.0m/s滑上小…”主要考查了你对 【能量守恒的探究】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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