解题思路:(1)由于摩擦作用,木块加速,平板小车减速,系统水平方向不受外力,总动量守恒,可求出相对静止时的共同速度;对木块甲,运用动量定理求解出时间t.
(2)要使木块恰好不从小车右端滑出,滑块滑到小车的最左端,两者速度相同,根据能量守恒求解平板车的最小长度.
(3)木块乙无初速(相对地面)放到平板小车右端,在摩擦力作用下做匀加速运动,最终与车的速度相同,由动量守恒求出三者共同速度,对乙运用动量定理求出此过程的时间,再由运动学公式求出小车向右运动的距离.
(1)木块甲相对小车静止时,二者有共同速度为v1,由动量守恒定律得:
2mv0=(2m+m)v1
得:v1=[2/3v0.
对木块甲,由动量定理得:μmgt=mv1-0
得:t=
2v0
3μg].
(2)设木块甲相对小车的位移为x,由功能关系得:
μmgx=[1/2×2m
v20]-[1/2×3m
v21]
得:x=
v20
3μg
故平板小车的长度至少为:L=x=
v20
3μg.
(3)木块乙相对小车静止时,三者有共同速度为v2,则:
2mv0=4mv2
得:v2=[1/2v0
设木块乙从放到小车上到相对小车静止历时为t′,则由动量定理得:
μmgt′=mv2-0
解得:t′=
v0
2μg]
从木块甲放到小车上到木块乙相对小车静止时,小车向右运动的距离为:
S=
.
v车t+
.
v车′t′=
v0+
2
3v0
2×
2v0
3μg+
2
3v0+
v0
2
2×
v0
2μg=
61
v20
72μg
答:(1)木块甲相对小车运动的时间t是
2v0
3μg.
(2)问平板小车的长度至少为
点评:
本题考点: 动量守恒定律;动能定理的应用;功能关系.
考点点评: 本题关键是根据动量守恒定律、动量定理、能量守恒列式求解,也可以根据牛顿第二定律和速度时间公式列式联立求解.