解题思路:(1)隔离对木箱分析,抓住木箱与汽车的加速度相等,结合牛顿第二定律求出汽车的最大加速度.
(2)根据牛顿第二定律求出木箱的加速度,抓住汽车和木箱的位移之差等于L,结合匀变速直线运动的位移时间公式求出木箱在汽车上的运动时间,木箱离开汽车做平抛运动,结合高度求出木箱平抛运动的时间,从而得出开始加速后,汽车落到地面所需的时间.
(1)设木箱与车厢底板的最大静摩擦力为fm,汽车以加速度a启动时,细绳刚好不被拉断,以木箱为研究对象,
根据牛顿定律可得:Fm+fm=ma…①
而:fm=μmg…②
由以上两式可解得:a=
Fm
m+μg…③
(2)当汽车加速度为a1时,细绳将被拉断,木箱与车厢底板发生相对滑动,设其加速度为a2,则:μmg=ma2…④
设经过t1时间木箱滑出车厢底板,则应满足:(v0t1+
1
2a1
t21)−(v0t1+
1
2a2
t21)=L…⑤
木箱离开车厢底板后向前平抛,经时间t2落地,则:H=
1
2g
t22…⑥
而:t=t1+t2…⑦
由④~⑦可得:t=
2L
a1−μg+
2H
g…⑧
答:(1)汽车的最大加速度a=
Fm
m+μg.
(2)从开始加速后,经t=
2L
a1−μg+
2H
g木箱落到地面上.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;加速度.
考点点评: 解决本题的关键知道绳子断裂后,木箱先在汽车上做匀加速直线运动,然后在空中做平抛运动,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.