精英家教網(wǎng)如圖所示,質(zhì)量分別為mA=0.4kg和mB=0.6kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的A、B兩物體,放在質(zhì)量為mC=1kg的足夠長(zhǎng)的小車C上.A、B相距L=12.5cm,它們隨車以v0=1.0m/s的速度在光滑的水平面上向右勻速運(yùn)動(dòng).若在小車上加一水平向右的推力F=3.8N,A、B便在小車上滑動(dòng).已知A、B與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μA=0.2,μB=0.1,(g取10m/s2.)
(1)試求經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間A、B兩物體在車上相碰?
(2)碰前瞬間三物體的速度VA、VB、VC分別是多少?
(3)若在A、B相碰前的瞬間撤去推力F,碰后和C的速度分別變成了 VA′=0.95m/s、VB′=2.2m/s和 VC′=2.2m/s.此時(shí)A、B距小車左端15厘米遠(yuǎn),問A物體能否從小車C上滑下?
分析:(1)根據(jù)牛頓第二定律分別求出A、B的加速度,結(jié)合位移關(guān)系求出A、B兩物體在車上相碰經(jīng)歷的時(shí)間.
(2)根據(jù)牛頓第二定律求出C的加速度,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出碰前瞬間三物體的速度大。
(3)假設(shè)A不滑下,結(jié)合動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律求出A相對(duì)滑動(dòng)的距離,從而判斷出A能否從小車上滑下.
解答:解:(1)A的加速度aA=
μAmAg
mA
=μAg=2m/s2

B的加速度aB=
μBmBg
mB
=μBg=1m/s2

根據(jù)v0t+
1
2
aAt2-v0t-
1
2
aBt2=L

代入數(shù)據(jù)解得t=0.5s.
(2)碰前A的速度vA=v0+aAt=1+2×0.5m/s=2m/s.
碰前B的速度vB=v0+aBt=1+1×0.5m/s=1.5m/s.
C的加速度aC=
F-μ AmAg-μBmBg
mC
=
3.8-0.2×4-0.1×6
1
m/s2=2.4m/s2

則碰前C的速度vC=v0+act=1+2.4×0.5m/s=2.2m/s.
(3)碰后BC的速度相同,保持相對(duì)靜止,根據(jù)動(dòng)量守恒定律得,
mAvA′+(mB+mC)vB′=(mA+mB+mC)v
代入數(shù)據(jù)解得v=1.95m/s.
根據(jù)能量守恒知,μ AmAgs相對(duì)=
1
2
mAvA2+
1
2
(mB+mC)vB2
-
1
2
(mA+mB+mC)v2

代入數(shù)據(jù)解得,s相對(duì)=0.3125m=31.25cm>15cm,知A能從小車上滑下.
答:(1)經(jīng)過0.5s時(shí)間A、B兩物體在車上相碰.
(2)碰前瞬間三物體的速度VA、VB、VC分別是2m/s、1.5m/s、2.2m/s.
(3)A能從小車上滑下.
點(diǎn)評(píng):本題分析物體的運(yùn)動(dòng)情況是解題的關(guān)鍵,運(yùn)用牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)量守恒進(jìn)行求解.
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如圖所示,質(zhì)量分別為mA=3kg、mB=1kg的物塊A、B置于足夠長(zhǎng)的水平面上,F(xiàn)=13N的水平推力作用下,一起由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng),已知A、B與水平面間的動(dòng)摩擦因素分別為μA=0.1、μB=0.2,取g=10m/s2
(1)物塊A、B一起做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為多大?
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