如图所示,在水平长直轨道上,有一长度L=8m的平板车在外力控制下始终保持以v=5m/s的速度向右做匀速直线运动.某时刻将

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  • 解题思路:(1)根据物块相对于小车的运动方向得出摩擦力的方向,结合牛顿第二定律求出加速度的大小和方向.

    (2)抓住小车和滑块的位移之差等于[L/2],结合运动学公式求出运动的时间,从而得出滑块滑出小车时的速度,结合动能的表达式求出滑块滑出平板车时的动能.

    (3)当滑块的速度小于小车的速度,滑块在小车上做匀加速直线运动,抓住临界状态,即速度相等时,滑块恰好滑到平板车的最左端,结合位移公式和位移关系求出初速度的最小值.当滑块的速度大于小车的速度,滑块在小车上做匀减速直线运动,抓住临界状态,即速度相等时,滑块恰好滑到平板车的最右端,结合位移公式和位移关系求出初速度的最大值.

    (1)设滑块的加速度大小为a,则有μmg=ma

    代入数据得a=2m/s2

    方向与平板车运动速度方向相同.

    (2)设经过t时间滑块从平板车上滑出,则有vt−

    1

    2at2=

    L

    2

    代入数据解得t=1s或4s(舍去)

    滑块滑出平板车时的动能Ek=

    1

    2m(at)2

    代入数据得Ek=4J;

    (3)设满足条件初速度的最小和最大值分别为v1、v2,则有:

    v(

    v−v1

    a)−

    v2−v12

    2a=

    L

    2

    v22−v2

    2a−v(

    v2−v

    a)=

    L

    2

    代入数据解得v1=1m/s,v2=9m/s.

    则v0应满足的条件为1m/s≤v0≤9m/s.

    答:(1)它在车上滑动过程的加速度为2m/s2,方向与平板车运动速度方向相同.

    (2)滑块滑出平板车时的动能为4J.

    (3)为使滑块不从车上掉下,v0应满足1m/s≤v0≤9m/s.

    点评:

    本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;动能.

    考点点评: 解决本题的关键理清滑块在平板车上的运动规律,知道当滑块与小车速度相等后,一起做匀速直线运动.