解题思路:石墨在白板上受到重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律求解出加速度,根据运动学公式求出相对滑动的位移即可.
在时间t内,石墨可能一直匀加速,也可能先加速后匀速;
石墨加速时,根据牛顿第二定律,有
μmg=ma
解得
a=μg
①如果时间t内一直加速,加速的位移为x1=
1
2(μg)t2,故相对白板的位移为△x1=v0t−x1=v0t−
1
2(μg)t2
②如果先加速,后匀速,位移为x2=
v20
2μg+v0(t−
v0
μg)=v0t−
v20
2μg,故相对白板的位移为△x2=v0t−x2=
v20
2μg
③如果加速的末速度恰好等于v0,则x3=
v20
2μg,故相对白板的位移为△x3=v0t−x3=
v20
2μg
经过时间t后,白板静止后,石墨做减速运动,加速度大小不变,故相对白板沿原路返回,故白板上黑色痕迹的长度等于加速时相对薄板的位移;
故选AC.
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.
考点点评: 本题也可以薄板为参考系,则石墨先加速前进,后减速沿原来返回,提供运动学公式列式分析即可.