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在水平长直的轨道上,有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v做匀速直线运动...

在水平长直的轨道上,有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v做匀速直线运动.某时刻将一质量为m的小滑块轻放到车面的中点,滑块与车面间的动摩擦因数为μ.
(1)证明:若滑块最终停在小车上,滑块和车摩擦产生的内能与动摩擦因数μ无关,是一个定值.
(2)已知滑块与车面间动摩擦因数μ=0.2,滑块质量m=1kg,车长L=2m,车速v=4m/s,取g=10m/s2,当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F,要保证滑块不能从车的左端掉下,恒力F大小应该满足什么条件?
(3)在(2)的情况下,力F取最小值,要保证滑块不从车上掉下,力F的作用时间应该在什么范围内?
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(1)滑块和车摩擦产生的内能等于滑块和车之间摩擦力做的功,该功等于滑动摩擦力×滑块相对于小车的位移; (2)滑块不从左端掉下来,即滑块相对于车的位移不能大于,列式可得; (3)力F取最小值时,滑块刚好不会在最左端滑下,此时滑块与车速度相同,可求得力F作用的最短时间;如果此时力继续作用,滑块将在F作用下以v向右加速运动,为不从最右端滑出,滑块须加速运动一段时间t后力F停止作用,在阻力作用下再做减速运动,当滑到达最右端时与车同速,此时力F作用的时间最大,最大时间为:tmax=tmin+t. 【解析】 (1)根据牛顿第二定律,滑块相对车滑动时的加速度 滑块相对车滑动的时间  滑块相对车滑动的距离    滑块与车摩擦产生的内能  Q=μmgs 由上述各式解得  (与动摩擦因数μ无关的定值) (2)设恒力F取最小值为F1,滑块加速度为a1,此时滑块恰好到达车的左端,则 滑块运动到车左端的时间  ① 由几何关系有  ② 由牛顿定律有  F1+μmg=ma1③ 由①②③式代入数据解得  t1=0.5s,F1=6N 则恒力F大小应该满足条件是  F≥6N (3)力F取最小值,当滑块运动到车左端后,为使滑块恰不从右端滑出,相对车先做匀加速运动(设运动加速度为a2,时间为t2),再做匀减速运动(设运动加速度大小为a3).到达车右端时,与车达共同速度.则有F1-μmg=ma2④ μmg=ma3⑤ ⑥ 由④⑤⑥式代入数据解得 则力F的作用时间t应满足  t1≤t≤t1+t2,即0.5s≤t≤1.08s
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考点分析:
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(1)小物体从A点开始运动到停止的时间t=2.2s,则小物体与地面间的动摩擦因数μ多大?
(2)若在小物体上始终施加一个水平向左的恒力F,发现当F=F时,小物体恰能从A点静止出发,沿ABC到达水平面上的C点停止,BC=7.6m.求F的大小.
(3)某同学根据(2)问的结果,得到如下判断:“当F≥F时,小物体一定能从A点静止出发,沿ABC到达C点.”这一观点是否有疏漏,若有,请对F的范围予以补充.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

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(1)从第一个计数点开始计时,为求出0.15s时刻的瞬时速度,需要测出哪一段纸带的长度?答:______
(2)若测得a段纸带的长度为2.0cm,e段纸带的长度为10.0cm,则可求出加速度的大小为______m/s2.(保留两位有效数字)
(3)请你在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线(作答在答题卷图上),并指出哪个轴相当于v轴?答:______

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A.若F=0,挡板受到B物块的压力为2mgsinθ
B.力F较小时A相对于斜面静止,F大于某一数值,A相对于斜面向上滑动
C.若要B离开挡板C,弹簧伸长量需达到manfen5.com 满分网
D.若F=(M+2m)gtanθ且保持两物块与斜劈共同运动,弹簧将保持原长Ks5u
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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