如图所示,质量为m=1kg的滑块,以υ0=5m/s的水平初速度滑上静止在光滑水平面的平板小车,若小车质量M=4kg,平板

3个回答

  • 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.