质量M=8kg的小车放在水平光滑的平面上,在小车左端加一水平推力F=8N,当小车向右运动的速度达到1.5m/s时,在小车
1个回答

(1)设小物块和小车的加速度分别am、aM,由牛顿第二定律有:

μmg=mam

F-μmg=MaM

代入数据解得:am=2m/s2

aM=0.5m/s2

设经过时间t1两者达到相同的速度,由amt1=v0+aMt1

解得:t1=1s

(2)当两者达到相同的速度后,假设两者保持相对静止,以共同的加速度a做匀加速运动

对小物块和小车整体,由牛顿第二定律有:

F=(M+m)a

解得:a=0.8m/s2

此时小物块和小车之间的摩擦力f=ma=1.6N

而小物块和小车之间的最大静摩擦力fm=μmg=4N

f<fm,所以两者达到相同的速度后,两者保持相对静止.

从小物块放上小车开始,小物块的位移为:sm=

1

2

amt12

小车的位移sM=v0t1+

1

2

aMt12

小车至少的长度l=sM-sm

带入数据得:l=0.75m

(3)在开始的1s内,小物块的位移sm=

1

2

amt12=1m,末速度v=amt1=2m/s

在剩下的时间t2=t-t1=0.5s时间内,物块运动的位移为s2=υt2+

1

2

at2,得s2=1.1m.

可见小物块在总共1.5s时间内通过的位移大小为s=sm+s2=2.1m.

答:(1)经过1s钟两者达到相同的速度;

(2)小车至少0.75m,才能保证小物块不从小车上掉下来;

(3)从小物块放上小车开始,经过t=1.5s小物块通过的位移大小为2.1m.