问题 问答题

如图所示,平板车长为L,质量为m,上表面距离水平地面高为h,以速度v0向右做匀速直线运动,A、B是其左右两个端点.从某时刻起对平板车施加一个方向水平向左的恒力F,与此同时,将一个小球轻放在平板车上的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),

.
PB
=
L
3
,经过一段时间,小球脱离平板车落到地面.已知小球下落过程中不会和平板车相碰,所有摩擦力均忽略不计.求:

(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间

(2)小球落地瞬间,平板车的速度大小.

答案

(1)小球离开小车后做自由落体运动,设下落时间为t,则,h=

1
2
gt2  解得:t=
2h
g

    (2)分两种情况讨论:

     ①平板车向右做匀减速运动的某一时刻,小球从左端A离开小车.

     当小球在车左端时,车向右的位移s1=

2L
3
,车向左的加速度为a=
F
m

     车向右的速度v1=

v02-2as1

    小球离开车的左端后做自由落体运动,当小球落地瞬间,车的速度为v2=v1-at,

    联立解得车的速度v2=

v02-
4FL
3m
-
F
m
2h
g

    ②平板车先向右做匀减速运动,然后向左做匀加速运动的某一时刻,小球从右端B离开车.

    当小球在车右端时,车向左的位移s2=

L
3
,车向左的加速度仍为a=
F
m

    车向左的速度v3=

v02+ 2as2

    小球离开车的右端后做自由落体运动,当小球落地瞬间,车向左的速度v4=v3+at,

    联立解得车向左的速度 v4=

v02+
2FL
3m
+
F
m
2h
g

答:(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间为

2h
g
;(2)当平板车向右做匀减速运动的某一时刻小球从左端A离开小车时,小车速度为
v02-
4FL
3m
-
F
m
2h
g
;当平板车先向右做匀减速运动,然后向左做匀加速运动的某一时刻,小球从右端B离开车时,小车的速度为
v02+
2FL
3m
+
F
m
2h
g

选择题
双选题