如图所示,小车质量M为2.0kg,与水平地面阻力忽略不计,小物块质量m=0.50kg,小物块与小车间的动摩擦因数为0.3

如图所示,小车质量M为2.0kg,与水平地面阻力忽略不计,小物块质量m=0.50kg,小物块与小车间的动摩擦因数为0.3,则:(g=10m/s2

(1)小车在外力作用下以1m/s2的加速度向右运动时,小物块受到的摩擦力是多大?
(2)欲使小车产生4m/s2的加速度,给小车需要提供多大的水平推力?
(3)若静止小车在8.5N水平推力作用下作用了1.5s后撤去,小物块由车的右端向左滑动到车的左端刚好没有掉下,求小物块在小车上运动的总时间?
zhushutao 1年前 已收到1个回答 举报

hemeina 幼苗

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解题思路:(1)先求两者即将相对滑动的临界加速度,由于实际加速度小于临界加速度,故两物体相对静止,物体受摩擦力等于合力;
(2)实际加速度大于临界加速度,故两物体相对滑动,两物体间为滑动摩擦力,对小车受力分析,结合牛顿第二定律可求解;
(3)分别对小车和物体受力分析,结合牛顿第二定律求出他们的加速度,再由速度时间公式求出1.5s末的速度.小物块由车的右端向左滑动到车的左端刚好没有掉下,两者速度相等,由此关系运用速度公式列式求出时间,即可求得总时间.

m与M间的最大静摩擦力Ff=μmg=1.5N,当m与M恰好相对滑动时的临界加速度为:
a0=
Ff
m=3m/s2
拉力的临界值为F0=(M+m)a0=7.5N
(1)当a=1.2m/s2<a0时,m未相对滑动,则小物块受到的摩擦力Ff=ma=0.5N
(2)当a=4m/s2>a0时,m与M相对滑动,则
对m有:Ff=μmg=1.5N,
对M有:F-Ff=Ma
则F=Ff+Ma=9.5N
(3)当F=8.5N时,a=[F−μmg/M]=3.5m/s2
撤去拉力后,a′=[μmg/M]=0.75m/s2
物块的加速度一直是 a0=
Ff
m=3m/s2
1.5s末,物块和车的速度分别是:v=a0t1=4.5m/s;v=at1=5.25m/s
再经过时间t2两车达到共同速度v,则
v=v+a0t2=v-a′t2
得t2=0.2s
故t=t1+t2=1.7s
答:
(1)小车在外力作用下以1m/s2的加速度向右运动时,小物块受到的摩擦力是7.5N.
(2)欲使小车产生4m/s2的加速度,给小车需要提供9.5N大的水平推力.
(3)小物块在小车上运动的总时间是1.7s.

点评:
本题考点: 牛顿运动定律的综合应用.

考点点评: 本题关键抓住两物体即将相对滑动的临界状态,求出临界加速度;同时抓住运用好临界条件:速度相等,求解时间.

1年前

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