Question

11．如圖所示，一質(zhì)量M=50kg的平板車B（足夠長）放在光滑水平面上，在其右端放一質(zhì)量m=10kg的物塊A（可視為質(zhì)點），A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.25，取g=10m/s²．現(xiàn)同時給A和B以大小v₀=5m/s，方向相反的初速度，使A向左運動，B向右運動，求：
①A、B最終的速度大小和方向；
②從地面上看，小木塊向左運動到離出發(fā)點最遠時，平板車向右運動的位移大小．

Answer 1

分析 ①平板車B放在光滑水平面上，A在B上運動時，系統(tǒng)的合外力為零，系統(tǒng)的動量守恒，由動量守恒定律可以求出A、B最終的速度大小和方向．
②小木塊向左運動到離出發(fā)點最遠時速度為零，由動量守恒定律求出此時平板車的速度，再對平板車，運用動能定理求平板車向右運動的位移大�。�

解答 解：①A、B最終相對靜止，速度相同，設(shè)為v．取向右為正方向，由動量守恒定律得：
   Mv₀-mv₀=（M+m）v
解得：v=$\frac{M-m}{M+m}$v₀
代入數(shù)據(jù)解得 v=3.3m/s，方向向右．
②小木塊向左運動到離出發(fā)點最遠時速度為零，設(shè)此時平板車的速度為v₁，由動量守恒定律得：
   Mv₀-mv₀=Mv₁；
解得 v₁=4m/s
設(shè)這一過程中平板車向右運動的位移大小為x，再對平板車，運用動能定理得
-μmgx=$\frac{1}{2}M（{v}_{1}^{2}-{v}_{0}^{2}）$
解得 x=9m
答：
①A、B最終的速度大小是3.3m/s，方向向右；
②從地面上看，小木塊向左運動到離出發(fā)點最遠時，平板車向右運動的位移大小是9m．

點評 木塊在小車上滑動時，關(guān)鍵分析清楚物體運動過程，把握臨界狀態(tài)，應(yīng)用動量守恒定律與能量守恒定律結(jié)合進行研究．