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【质量为2kg的小车放在光滑水平面,在小车右端放一质量为1kg的物块,物块与小车间的动摩擦因数为0.5,物块与小车同时分别受到水平向左F1=6N拉力和水平向右F2=9N的拉力,经0.4s同时撤去两力(1)未撤】
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更新时间:2024-04-17 05:50:36
问题描述:

质量为2kg的小车放在光滑水平面,在小车右端放一质量为1kg的物块,物块与小车间的动摩擦因数为0.5,物块与小车同时分别受到水平向左F1=6N拉力和水平向右F2=9N的拉力,经0.4s同时撤去两力

(1)未撤去外里时,滑块与小车的加速度分别是多大?

(2)从滑块开始运动到撤去外力的过程中,滑块相对小车的位移是多少?

(3)为使物块不从小车上滑下,求小车最少要多长?(g=10m/s2)

刘跃平回答:
  1:   因为地面光滑,所以摩擦力只作用在小车和木块间.   设摩擦力f=mg*μ=1*10*0.5=5N   设向右为正方向,用大地作为参考系,用隔离法分别分析木块和小车:   木块:   F合=-F1+f=-1N   a=F合/m=-1/1=-1m/s^2   小车:   F合=F2-f=4N   a=F合/m=4/2=2m/s^2   所以木块加速度为-1m/s^2,小车加速度为2m/s^2   2:   撤去外力之时,木块相对大地的位移:   s1=1/2*a*t^2=1/2*(-1)*0.4^2=-0.08m   撤去外力之前,小车相对大地的位移:   s2=1/2*a*t^2=1/2*(2)*0.4^2=0.16m   所以木块相对于小车的位移:   s=s2-s1=0.24m   3:   木块相对于大地速度向左,木块受到向右的摩擦力作用,大小为f=5N   小车相对于大地速度向右,小车受到向左的摩擦力作用,大小为f=5N   由于初速度为0,   撤去外力之时,木块的速度:   v1=a*t=-1*0.4=-0.4m/s   撤去外力之时,摩擦力向右,为合外力,为正方向,木块的加速度为:   a1=f/m=5/1=5m/s^2   撤去外力之时,小车的速度:   v2=a*t=2*0.4=0.8m/s   撤去外力之时,摩擦力向左,为合外力,为负方向,木块的加速度为:   a2=-f/m=-5/2=-2.5m/s^2   若让木块和小车之间没有摩擦力作用,速度必须相同,设速度为v   v=v1+a1*t=5t-0.4   v=v2+a2*t=-2.5t+0.8   联立方程解方程得:   t=0.16s   设在这段时间内,设木块相对于大地走过的位移s1   s1=v1*t+1/2*a1*t^2=-0.4*0.16+1/2*5*0.16^2=0m   s2=v2*t+1/2*a2*t^2=0.8*0.16+1/2*(-2.5)*0.16^2=0.096m   所以木块相对于小车的位移:   s'=s2-s1=0.096m   总位移:s+s'=0.24+0.096=0.336m   所以小车长度最少为0.336m
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