(2014?揭阳一模)如图所示,质量为mA=2kg的平板车A静止在水平地面上,车长d=5m.物块B静止在平板车左端

2025-05-18 08:20:13
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回答(1):

(1)当球C在最高点处时.由牛顿第二定律,得:mcg=

mcv2
l

碰后球C从最低点到最高点过程中:?mcg×2l=
1
2
mcv2?
1
2
mc
v

当球C在最低点处:F?mcg=
mc
v
l

解得:F=60N    
(2)选取B与C组成的系统为研究的对象,B的初速度的方向为正方向,B与C碰撞的过程中满足动量守恒,设物块B与球C碰撞前速度为vB,碰撞后速度为v′B,则:mBv′B+mcvc=mBvB
1
2
mBv
+
1
2
mc
v
1
2
mB
v

解得:vB=4m/s
(3)刚开始时,平板车的加速度大小a1,物块B的加速度大小a2
对平板车,由牛顿第二定律,-μmBg-μ(mA+mB)g=-mAa1 
 得a1=4m/s2
对物块B,μmBg=mBa2
   a2=2m/s2
假设B在加速阶段与C相碰,加速时间t,则
vB=a2t
v′A=v0-a1t,
且v′A≥vB
故平板车A的初速度:v0≥12m/s
t0=1.5s时平板车速度v1=v0-a1t0≥6m/s
由于v1=5m/s 所以物块B只能在与平板车相对静止共同减速阶段与球C相碰.
物块B与平板车相对静止共同减速时加速度大小a3,由牛顿第二定律,得
-μ(mA+mB)g=-(mA+mB)a3
解得:a3=2m/s2
设物块B与平板车速度相对滑动时间t1,则
v1=v0-a1t1-a3(1.5-t1
d
2
v0t1?
1
2
a1
t
?
1
2
a2
t

联立式子,解得:v0=9m/s
答:(1)B、C碰撞瞬间,细绳拉力的大小是60N;
(2)B、C碰撞前瞬间物块B的速度大小是4m/s.
(3)若B、C碰撞时,物块B在平板车的中间位置,且t0=1.5s时平板车A的速度变为v1=5m/s,则物块B物块B只能在与平板车相对静止共同减速阶段与球C相碰;小车的初速度是9m/s.