解题思路:(1)刹车时,车有加速度,木箱的加速度由摩擦力产生,如果要保证木箱与车相对静止,则二者的加速度相等,即车的最大加速度等于木箱的最大加速度.
(2)抓住木箱和平板车的位移之差小于L,结合运动学公式求出刹车到停止所需的时间,
(3)根据木箱的初速度和加速度,结合速度时间公式求出木箱运动的总时间.
(1)木箱的最大加速度am=
μmg
m=μg=4.84m/s2,
即当车的加速度a≤μg=4.84m/s2时,木箱与车不会发生相对滑动.
(2)设车从刹车到停止运动的时间为t1,刹车的加速度大小为a1,在t1时间内,车的位移为x1,木箱对地的位移为x2,
则有:x1=v0t1−
1
2a1t12,
x2=v0t1−
1
2μgt12,
v0=a1t1,
木箱的速度v=v0-μgt1,
车停后,木箱在车板上滑动的距离为x2,木箱刚好停在驾驶室前.
x3=
v2
2μg
x2-x1+x3=L,
联立各式代入数据解得t1=4.4s,
(3)木箱运动的总时间t=
v0
μg=
22
2.84=4.55s.
答:(1)加速度a小于等于4.84m/s2,木箱与车不发生相对滑动;
(2)为不让木箱撞击驾驶室,从开始刹车到车到车完全停定,至少要经过4.4s;
(3)(2)问情况下木箱运动的总时间为4.55s.
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;摩擦力的判断与计算.
考点点评: 本题考查力和运动的知识,意在考查学生综合分析的能力,知道平板车和木箱在整个过程中的运动规律,抓住临界状态,结合运动学公式进行求解.