如图所示,在光滑的水平地面上静止停放着小车,车上左端有一个可看作质点的小滑块,小车的质量m1=4.0kg,滑块的质量为m

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  • 解题思路:采用隔离和整体法分析,求出小车和滑块不发生相对滑动时的最大拉力.(1)当F=5N时,小车和滑块相对静止,对整体分析,根据牛顿第二定律和运动学公式求出小车的速度.(2)当F=14N时,小车和滑块发生相对滑动,隔离分析分别求出滑块和小车的加速度,结合位移关系,运用运动学公式求出分离的时间,判断出滑块与小车发生脱离,再根据牛顿第二定律求出小车的加速度,结合速度时间公式求出小车的末速度.

    设小车和滑块保持相对静止的最大拉力为Fm

    μm2g=m2am

    F=(m1+m2)am

    代入数据解得:F=10N

    (1)当F=5N时,滑块和小车保持相对静止.对整体,根据牛顿第二定律得:

    F=(m1+m2)a,

    解得:a=[F

    m1+m2=

    5/5=1m/s2,

    10s末小车的速度为:v=at=1×10m/s=10m/s

    (2)当F=14N时,滑块和小车发生相对滑动.设滑块加速度为a1,质量为m,小车加速度为a2,质量为M.由牛顿第二定律:

    μm2g=m2a1

    F-μm2g=m1a2

    代入数据解得:a1=2m/s2

    a2=3 m/s2

    又L=

    1

    2]a2t2-[1/2]a1t2

    联立代入数据解得:t=2s

    此时小车速度为:v=a2t=6m/s

    这时滑块从小车上滑下,设小车的加速度为a3,总时间为t0.t0=3s

    F=m1a3

    解得:a3=

    F

    m1=

    14

    4=3.5m/s2

    v1=v+a3(t0-t)

    代入数据解得:v1=9.5m/s

    答:(1)10秒末小车的速度为10m/s;

    (2)3s末小车的速度为9.5m/s.

    点评:

    本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

    考点点评: 解决本题的关键理清滑块和小车在整个过程中的运动规律,运用牛顿第二定律和运动学公式综合求解,掌握整体法和隔离法的运用.

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