Question

（2012?湖北模拟）如图所示，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，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数为0.2，小车足够长．求：
（1）小物块刚放上小车时，小物块及小车的加速度各为多大？
（2）经多长时间两者达到相同的速度？
（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多少？（取g=l0m/s²）．

Answer 1

分析：（1）对车和物体受力分析，由牛顿第二定律可以求得加速度的大小；
（2）车和物体都做加速运动，由速度公式可以求得两者达到相同速度时的时间；
（3）分析物体和车的运动的过程可以知道，车的运动可以分为两个过程，利用位移公式分别求得两个过程的位移，即可求得总位移的大小．

解答：解：（1）对小车和物体受力分析，由牛顿第二定律可得，
物块的加速度：a_m=μg=2m/s²
小车的加速度：aM=

F-μmg

M

=0.5 m/s² ．
（2）由：a_mt=υ₀+a_Mt
得：t=1s
所以速度相同时用的时间为1s．
（3）在开始1s内小物块的位移：s1=

1

2

amt2=1m
最大速度：υ=at=2m/s     
在接下来的0.5s物块与小车相对静止，一起做加速运动，加速度：
a=

F

M+m

=0.8m/s²
这0.5s内的位移：S₂=Vt+

1

2

at²=1.1m
所以通过的总位移s=s₁+s₂=2.1m．

点评：本题考查了牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律，对物体受力分析，确定物体的运动的状态，在根据匀变速直线运动的规律来求解即可．