解题思路:(1)以滑块与小车组成的系统为研究对象,系统所受合外力为零,由动量守恒定律可以求出它们共同运动时的速度,对滑块由动量定理可以求出动摩擦因数.
(2)滑块到达小车的右端时相对小车静止,则滑块恰好不滑离小车,由动量守恒定律、能量守恒定律可以求出小车的最小初速度.
(1)对滑块与小车组成的系统,水平方向上合力为零,动量守恒,选向右的方向为正,由动量守恒定律可得:
mv0=(m+M)v
滑块相对小车静止时的速度为::v=
mv0
m+M=[1×5/1+4]=1m/s
以滑块的初速度方向为正方向,对滑块,由动量定理得:
-μmgt=mv-mv0,
解得动摩擦因数为:μ=
m(v−v0)
−mgt=
1×(1−5)
−1×9.8×1≈0.4;
(2)设滑块恰好不滑离小车的最大速度为v,当滑块滑到小车最右端时,两者速度相等,滑块在小车上滑行时,动量守恒,由动量守恒定律得:
mv=(m+M)v′
即:1×v=(1+4)v′
解得:v=5v′…①,
由能量守恒定律得:[1/2]mv2=[1/2](m+M)v′2+μmgL,
即:[1/2]×1×v2=[1/2](1+4)v′2+0.4×1×9.8×3.6,
v2=5v′2+28.224…②
联立①②解得:v≈6m/s;
答:(1)滑块与平板小车之间的动摩擦因数为0.4;
(2)若要滑块不滑离小车,滑块的初速度不能超过6m/s.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律.
考点点评: 本题考查了求动摩擦因数、滑块的速度问题,分析清楚物体运动过程、确定滑块恰好不滑离小车的条件、应用动量守恒定律与能量守恒定律即可正确解题.