问题
问答题
如图所示，水平向右的恒力F=8N，作用在静止于光滑水平面上质量为M=8kg的小车上，当小车的速度达到v0=1.5m/s时，在小车右端相对地面无初速度地放上一个质量为m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2，小车足够长，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g取10m/s2．求：
（1）从物块放上小车开始计时，经多长时间t物块与小车刚好达到共同速度；
（2）从物块放上小车到物块与小车刚好达到共同速度的过程，摩擦力对物体做功的平均功率P和系统产生的热量Q．
答案
（1）放上小物块后，由牛顿第二定律得：
小车的加速度a1=
=0.5m/s2F-μmg M
物块的加速度a2=
=μg=2m/s2μmg m
设共同速度为v，对小车有v=v0+a1t
对物块有v=a2t
解得v=2m/s，t=1s．
（2）对小物块，由动能定理得：W=
mv21 2
解得W=4J
摩擦力对物体做功的平均功率P=
=4WW t
小车的位移s1=
t=1.75mv+v0 2
小物块的位移s2=
t=1mv 2
摩擦生热Q=μmg（s1-s2）=3J．
答：（1）物块与小车刚好达到共同速度所经历的时间为1s．
（2）摩擦力对物体做功的平均功率为4W，系统产生的热量Q为3J．