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.