问题 问答题

一平板车质量M=50kg,停在水平路面上,车身平板离地面高h=1.25m.一质量m=10kg的小物块置于车的平板上,它到车尾的距离b=1.0m,与平板间的动摩擦因数μ=0.2,如图所示.今对平板车施一水平方向的恒力F=220N,使车由静止向前行驶,经一段时间后物块从平板上滑落,此时车向前行驶的距离x0=2.0m.不计路面与平板车间的摩擦,g取10m/s2.求:

(1)从车开始运动到物块刚离开车所经过的时间t;

(2)物块刚离开车时,恒力F的功率P;

(3)物块刚落地时,落地点到车尾的水平距离x.

答案

(1)如图所示,设作物块与车板间的摩擦力为f,自车开始运动直至物块离开车板所用时间为t,此过程中车的加速度为a1

由牛顿第二定律有

  F-f=Ma1

  f=μmg

解以上两式得a1=4m/s2        

对车由运动学公式有  x0=

1
2
a1t2

解得   t=

2x0
a1
=
2×2
4
=1s      

(2)物块离开车时,车的速度v=a1t=4×1=4m/s.

恒力F的功率p=Fv=220×4=880W  

(3)物块在车上运动时的加速度a2=

μmg
m
=μg=2m/s2

物块离开车瞬间的速度v'=a2t=2×1=2m/s

它将以此初速度做平抛运动,设经时间t′落地,由  

    h=

1
2
gt′ 2

解得  t′=

2h
g
=
2×1.25
10
=0.5s

通过的水平距离  x1=v't'=2×0.5=1m                

在这段时间内,车的加速度为 

 a1=

F
M
=
220
50
=4.4m/s2

车通过的距离为  x2=vt′+

1
2
at2=4×0.5+
1
2
×4.4×0.52=2.55m       

可知,物块落地时与平板车右端的水平距离为  x=x2-x1=1.55m    

答:

(1)从车开始运动到物块刚离开车所经过的时间t=1s;

(2)物块刚离开车时,恒力F的功率P为880W;

(3)物块刚落地时,落地点到车尾的水平距离x=1.55m.

单项选择题
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