(2013•德惠市模拟)如图所示,小车质量M为2.0kg,它与水平地面摩擦力忽略不计,物体质量m为0.5kg,物体与小车

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  • 解题思路:(1)先求两者即将相对滑动的临界加速度,由于实际加速度小于临界加速度,故两物体相对静止,物体受摩擦力等于合力;

    (2)实际加速度大于临界加速度,故两物体相对滑动,两物体间为滑动摩擦力,对小车受力分析,结合牛顿第二定律可求解;

    (3)两物体即将相对滑动时,对两物体整体受力分析,结合牛顿第二定律可求出推力;

    (4)分别对小车和物体受力分析,结合牛顿第二定律求出他们的加速度,再由位移时间公式和空间关系,可求出滑离时间.

    (1)先求两者相对静止时的最大加速度am,当两物体间即将相对滑动时,摩擦力最大,对物体受力分析,由牛顿第二定律知,F=μmg=mam,得到am=μg=3m/s2

    当a1=1.2m/s2时,物体与小车相对静止,对物体受力分析知,静摩擦力F1产生了加速度a1,由牛顿第二定律得F1=ma1,F1=0.6N.

    (2)当a=3.5m/s2时,物体与小车发生了相对滑动,物体对小车的摩擦力大小为F=μmg=1.5N;

    根据牛顿第三定律,物体对小车的摩擦力F′与小车对物体的摩擦力F大小相等;

    对小车受力分析,由牛顿第二定律得F2-F′=Ma,得到F2=F′+Ma=8.5N;

    故需给小车提供的推力为8.5N.

    (3)要使物块m脱离小车,则必须有a>a,即a>am

    由牛顿第二定律得F3-F1=Ma

    解得 F3>(M+m)μg=7.5N;

    故至少用7.5N的力推小车.

    (4)由于F=8.5N,大于水平推力7.5N,所以物体会滑落,对小车受力分析,由牛顿第二定律:F-μmg=Ma4

    物体的加速度 am=3m/s2

    物体m的位移 x1=[1/2]amt2

    小车的位移 x2=[1/2]a4t2

    又因为x2-x1=L ③

    联立①②③得运动时间t=

    2L

    a4−am=2s;

    滑离小车需2s时间.

    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;滑动摩擦力.

    考点点评: 本题关键抓住两物体即将相对滑动的临界状态,求出临界加速度;同时要巧用整体法与隔离法对物体分析!