如图所示,一质量为M=3kg的平板车静止在光滑的水平地面上,其右侧足够远处有一障碍物A,质量为m=2kg的b球用长L=2

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  • 解题思路:(1)撤去恒力F前,滑块受到水平向左的滑动摩擦力,平板车受到水平向右的滑动摩擦力,根据牛顿第二定律求解加速度.

    (2)滑块滑至平板车的最右端过程中,根据位移公式s=v0t+

    1

    2

    a

    t

    2

    ,分别得到滑块、平板车的位移,位移之差等于板长,末速度相等,联立求解平板车的长度.

    (3)由(2)问求出滑块与小球碰撞前速度,滑块与小球碰撞过程,动量守恒,可求出碰后共同速度,由牛顿第二定律求出细线的拉力大小,与最大拉力比较,判断细线是否会断裂.

    (1)根据牛顿第二定律,

    对滑块:al=[μmg/m]=μg=3m/s2,方向水平向左.

    对平板车:a2=[F+μmg/M]=4m/s2,方向水平向右.

    (2)滑块滑至平板车的最右端过程中,

    对滑块:v1=v0-alt

    s1=v0t-[1/2a1t2

    对平板车车:vl=a2t

    s2=

    1

    2a2t2

    解得:车长L=s1-s2=3.5m

    (3)由(2)中解得:v1=4m/s

    滑块与小球碰撞,动量守恒定律得:mvl=2mv2得v2=2m/s

    碰后,滑块和小球在最低点:T-2mg=2m

    v22

    L]

    解得:T=48N<50N

    ∴细线不会断裂

    答:

    (1)撤去恒力F前,滑块、平板车的加速度各为3m/s2,方向水平向左和4m/s2,方向水平向右.

    (2)平板车的长度是3.5m.

    (3)a、b两球碰后,细线不会断裂.

    点评:

    本题考点: 牛顿第二定律;动量守恒定律.

    考点点评: 本题通过分析滑块和平板车的受力情况分析其运动情况,再根据牛顿第二定律、运动学公式及位移关系、速度关系相结合求解板长.碰撞过程的基本规律是动量守恒.