精英家教網(wǎng)如圖所示,長L=1.3m,質(zhì)量M=5.0kg的平板小車A靜止在光滑的水平面上,小車左端放有質(zhì)量m=1.0kg的小木塊B(可以看作質(zhì)點),木塊B與小車A之間的動摩擦因數(shù)μ=0.20,現(xiàn)用水平恒力F拉動木塊B在小車A上滑行.求:
(1)小木塊B在平板小車A上滑行時,小車A的加速度大小、方向;
(2)當F=
12
mg
時,使木塊B從小車A的右端與A脫離時,小車A的動能和此過程中F對木塊B做的功.
分析:(1)先分析A受力情況,根據(jù)牛頓第二定律得到加速度的表達式,再分析B受力情況,求出A對B的支持力,即可得到B對A的壓力,即可求出加速度;
(2)根據(jù)牛頓第二定律求出B的加速度,當B滑到A的最右端時,兩者位移之差等于L,根據(jù)位移公式、速度公式及位移的關(guān)系式及動能定理即可求解小車A的動能,水平恒力F所做的功為W=F(s+L).
解答:精英家教網(wǎng)解:(1)小車A受力如圖所示,重力Mg、水平面給的支持力FN1、木塊B給的壓力FN2、水平向右的滑動摩擦力F1
設(shè)小車A此時的加速度為a1
根據(jù)牛頓第二定律
有  F1=Ma1
又  F1=μFN2
木塊B的受力如圖所示,重力mg、支持力大小為FN2、水平力F和水平向左的滑動摩擦力大小為 F1,且豎直方向平衡 FN2=mg
三式聯(lián)立 μmg=Ma1
有 a1=
μmg
M

代入數(shù)據(jù),木塊B在A上滑行時,A的加速度大小
a1=0.40 m/s2  方向:水平向右
(2)當F=
1
2
mg
=5.0 N時:
根據(jù)牛頓第二定律,設(shè)木塊B的加速度為a2精英家教網(wǎng)
對木塊B 有  F-F1=ma2
幾式聯(lián)立,有  a2=
F-μmg
m

代入數(shù)據(jù),B的加速度 a2=3.0 m/s2
設(shè)使木塊B從小車A的右端與A脫離時,A的位移為s,則B的位移為(s+L)
由于A、B均做初速度為零的勻加速運動,有s=
1
2
a1t2
s+L=
1
2
a2t2

由此二式及a1、a2的值,解出小車A的位移
s=0.20 m
對小車A,運用動能定理 F1?s=Ek2-0
此時小車A的動能為  Ek2=F1?s=μmg?s
代入數(shù)據(jù),小車A的動能  Ek2=0.40 J
此過程中,力F對木塊B做的功為WF=F?(s+L)
代入數(shù)據(jù),有  WF=7.5 J
答:(1)小木塊B在平板小車A上滑行時,小車A的加速度大小為0.40 m/s2,方向水平向右;
(2)當F=
1
2
mg
時,使木塊B從小車A的右端與A脫離時,小車A的動能為0.40 J,此過程中F對木塊B做的功為7.5 J.
點評:本題是木塊在小車滑動的類型,采用隔離法進行研究,要正確分析物體的受力情況,關(guān)鍵要抓住位移之間的關(guān)系,運用運動學(xué)公式和牛頓第二定律結(jié)合進行求解.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,長L=1.6m,質(zhì)量M=3kg的木板靜放在光滑水平面上,質(zhì)量m=1kg、帶電量q=+2.5×10-4C的小滑塊放在木板的右端,木板和物塊間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,所在空間加有一個方向豎直向下強度為E=4.0×104N/C的勻強電場,如圖所示,現(xiàn)對木板施加一水平向右的拉力F.取g=10m/s2,求:
(1)使物塊不掉下去的最大拉力F;
(2)如果拉力F=11N恒定不變,小物塊所能獲得的最大動能.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,長L=1.2m、質(zhì)量M=3kg的木板放在傾角為37°的光滑斜面上,質(zhì)量m=1kg、帶電荷量q=+2.5×10-4 C的物塊放在木板的上端,木板和物塊間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,所在空間加有一個方向垂直斜面向下、場強E=4.0×104 N/C的勻強電場.現(xiàn)對木板施加一平行于斜面向上的拉力F=10.8N.取g=10m/s2,斜面足夠長.設(shè)圖示位置木板和物塊的速度均為零.試求:
(1)物塊離開木板時木板獲得的動能;
(2)物塊在木板上運動的過程中,由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?豐臺區(qū)模擬)如圖所示,長L=1.3m,質(zhì)量M=5.0kg的平板小車A靜止在光滑的水平面上,小車左端放有質(zhì)量m=1.0kg的木塊B(可以看作質(zhì)點),木塊B與小車A之間的動摩擦因數(shù)μ=0.20,現(xiàn)用水平恒力F拉動木塊B在小車A上滑行.求:
(1)木塊B在平板小車A上滑行時,小車A的加速度大小及方向;
(2)若F=5N,則木塊B和小車A脫離時的速率分別是多少;
(3)從木塊B剛開始運動到A、B脫離的過程中,水平恒力F對木塊B所做的功.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,長L=1.6m,質(zhì)量M=3kg的木板靜放在光滑水平面上,質(zhì)量m=1kg的小物塊放在木板的右端,木板和物塊間的動摩擦因數(shù)μ=0.1.現(xiàn)對木板施加一水平向右的拉力F,取g=10m/s2,求:
(1)使物塊不掉下去的最大拉力F;
(2)如果拉力F=10N恒定不變,小物塊所能獲得的最大動能.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案