如图所示,质量为M=4kg的平板车静止在光滑的水平面上,车的左端停放质量为m=1kg的电动车(不计长度),电动车与平板车

问题描述:

如图所示,质量为M=4kg的平板车静止在光滑的水平面上,车的左端停放质量为m=1kg的电动车(不计长度),电动车与平板车上的挡板相距L=1m.电动车由静止开始向右做匀加速运动,经2s电动车与挡板相碰.试求:

(1)碰撞前瞬间两车的速度大小各为多少?
(2)若碰撞过程中无机械能损失,碰撞后两车的速度各为多少?方向如何?
(3)若碰撞过程中无机式能损失,且碰后电动车关闭电动机,只在平板车上滑动,要使电动车不脱离平板车,它们之间的动摩擦因数至少多大?
1个回答 分类:物理 2014-12-08

问题解答:

我来补答
(1)电动车向右做匀加速直线运动,平板车向左做匀加速直线运动,有:

1
2a1t2+
1
2a2t2=L
因为两车所受的合力相等,根据牛顿第二定律有:a1=4a2
解得:a1=0.4m/s2,a2=0.1m/s2
则v1=a1t=0.4×2m/s=0.8m/s,v2=a2t=0.1×2m/s=0.2m/s
(2)两车在碰撞的前后瞬间动量守恒,根据动量守恒定律得,
mv1-Mv2=mv'1+Mv'2
根据能量守恒定律得,
1
2m
v21+
1
2M
v22=
1
2mv
′21+
1
2Mv
′22
代入数据解得:v'1=-0.8m/s,v'2=0.2m/s
或v'1=0.8m/s,v'2=-0.2m/s(这组解不符合题意,舍去)
所以电动车的速度方向向左,平板车的速度方向向右
(3)要使电动车不脱离平板车,临界情况是:电动车相对平板车滑到最左端时,两车的速度相等.
根据动量守恒有,mv'1+Mv'2=(m+M)v,得v=0
则由能量守恒得:μmgL=
1
2mv
′21+
1
2Mv
′22,
解得:μ=0.04
答:(1)碰撞前瞬间两车的速度大小各为0.8m/s,0.2m/s.
(2)碰后电动车的速度大小为0.8m/s,方向水平向左,平板车的速度大小为0.2m/s,方向水平向右.
(3)它们之间的动摩擦因数至少为0.04.
 
 
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