如图甲所示,光滑水平面上停放着一辆上表面粗糙的平板车,一小金属块以水平速度v0滑到平板车上,在0~t0时间内它们的速度随

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  • 解题思路:因为水平面光滑,当金属块滑到平板车上后,金属块和平板车组成的系统动量守恒,根据t0时刻金属块和平板车的速度大小,由动量守恒定律可以推出金属块和平板车的质量比;金属块没有滑离平板车,则是终速度和平板车一样,根据动量守恒可以求出平板车的最终速度;金属块在平板车上滑动过程中只有金属块受到重力、支持力和摩擦力作用,摩擦力的冲量等于金属块的动量变化,所以可以求出金属块与平板车间的动摩擦因数.

    (1)以平板车和小金属块为研究对象,由平板车和小金属块组成的系统不受外力,所以动量守恒.

    根据两物体运动的速度时间图象,可以看出t0时刻m和M的速度分别为

    v0

    2、

    v0

    3,

    根据动量守恒定律有:mv0=m

    v0

    2+M

    v0

    3 ①

    由①式解得:[m/M=

    2

    3] ②

    (2)设小金属块与平板车最后的共同速度为v,由动量守恒定律:

    mv0=(M+m)v ③

    由②和③可以解得:v=

    2

    5v0

    (3)从开始到t0得对金属块使用动量定理取速度方向为正方向有:

    −μmgt0=m

    v0

    2−mv0

    解得μ=

    v0

    2gt0

    答:(1)小金属块与平板车的质量之比[m/M]=[2/3]

    (2)若小金属块没滑离平板车,则平板车的最终终速度为为

    2v0

    5

    (3)小金属块与平板车上表面间的动摩擦因数μ=

    v0

    2gt0.

    点评:

    本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律;动量定理.

    考点点评: 掌握动量守恒条件和动量定理是解决本题的关键,会根据图象读出金属块做匀减速直线运动,平板车做匀加速直线运动.

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