Question

（18分）如圖所示，質(zhì)量為mA=2kg的平板車A靜止在水平地面上，車長d =5m。物塊B靜止在平板車左端，在物塊B正前方某處。有一小球C，球C通過長l = 0.32m的細(xì)繩與固定點(diǎn)O相連，球C恰好與物塊B等高，且C始終不與平板車A接觸。在t = 0時(shí)刻，平板車A突然獲得水平初速度v0開始向左運(yùn)動(dòng)，后來某一時(shí)刻物塊B與球C發(fā)生彈性碰撞，碰后球C恰好能繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)。若B、C可視為質(zhì)點(diǎn)，mB=mC= 1kg，物塊B與平板車A、平板車A與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為?=0.2，g取10m/s2，求：

（1）B、C碰撞瞬間，細(xì)繩拉力的大小？

（2）B、C碰撞前瞬間物塊B的速度大小。

（3）若B、C碰撞時(shí)，物塊B在平板車的中間位置，且t0=1.5s時(shí)平板車A的速度變?yōu)?/span>v1 =5m/s，則物塊B是在加速階段還是減速階段與球C相碰撞？小車的初速度v0多大？

 

 

Answer 1

【答案】

（1）60N? （2）（3）

【解析】

試題分析：（1）當(dāng)球C在最高點(diǎn)處時(shí)。由牛頓第二定律，得? ……（1分）

碰后球C從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過程中：

??? …………（2分）

當(dāng)球C在最低點(diǎn)處：?? ………（2分）

解得：F＝60N???? …………（1分）

（2）物塊B與球C碰撞前速度為，碰撞后速度為，則

?????? …………（2分）

???? …………（1分）

解得： ?? ………………（1分）

（3）剛開始時(shí)，平板車的加速度大小，物塊B的加速度大小，

對(duì)平板車，由牛頓第二定律，? 得 ……（1分）

對(duì)物塊B，?? ????? …………（1分）

假設(shè)B在加速階段與C相碰，加速時(shí)間，則

,且

故平板車A的初速度??? ………（1分）

時(shí)平板車速度????????

由于 所以物塊B只能在與平板車相對(duì)靜止共同減速階段與球C相碰。…… （1分）

物塊B與平板車相對(duì)靜止共同減速時(shí)加速度大小，由牛頓第二定律，得

? ???? ………（1分）

設(shè)物塊B與平板車速度相對(duì)滑動(dòng)時(shí)間，則

?? …………（1分）

????????? ………………（1分）

聯(lián)立式子，解得：?????? …………（1分）

考點(diǎn)：本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒