如图所示,一个质量为m=15 kg的小号粮食麻袋,从离地面高h1=6 m的天花板自由下落,一辆运粮平板车正沿着下落点正下方所在的平直路面以v0=6 m/s的速度匀速前进.已知麻袋开始自由下落时,平板车前端恰好运动到距离下落点正下方s=3 m处,该平板车总长L=7 m,平板车板面离地面高h2=1 m,麻袋可看做质点,不计空气阻力.假定麻袋落到板面后不弹起,在麻袋落到板面的瞬间,平板车开始以大小为a=4 m/s2的加速度做匀减速直线运动,直至停止,g取10 m/s2,麻袋与平板车板面间的动摩擦因数μ=0.2.求:
17.麻袋将落在平板车上距车左端多远处;
18.通过计算说明,麻袋是否会滑到平板车的最左端;
19.麻袋在平板车上相对滑动的过程中产生的总热量Q为多少.
(1)4 m
(1)设麻袋经时间t1下落到平板车上,由运动学公式得:
h1-h2=①
平板车在t1时间内前进的距离为x1,则:x1=v0t1②
所以麻袋在平板车上的落点距车左端距离:s′=L+s-x1=4 m③
根据运动学公式求模型在车上的落点距车尾端距离;
先求出平板车和模型达到具有相同速度所用的时间,然后求出在这段时间内模型相对车向后的位移;
模型在平板上来回摩擦产生的总热量:Q=μmg△x.
主要考查了自由落体运动、匀变速直线运动的基本公式的直接应用,要求能正确分析车和模型的运动情况
(2)不会滑到最左端
(2)设麻袋落在车上后做匀加速运动的加速度为a1,经过时间t2麻袋和板车的速度相同为v,则:
板车的速度为:v=v0-at2④
麻袋的速度为:v=a1t2⑤
对麻袋应用牛顿第二定律得:μmg=ma1⑥
平板车的位移为:x2=v0t2-⑦
在这段时间内麻袋的位移为:x3=⑧
联立④⑤⑥⑦⑧可得
在这段时间内麻袋相对平板车向后的位移为:Δx1=x2-
考查方向
根据运动学公式求模型在车上的落点距车尾端距离;
先求出平板车和模型达到具有相同速度所用的时间,然后求出在这段时间内模型相对车向后的位移;
模型在平板上来回摩擦产生的总热量:Q=μmg△x.
主要考查了自由落体运动、匀变速直线运动的基本公式的直接应用,要求能正确分析车和模型的运动情况
(3)105 J
(3)速度相同后麻袋和平板车各自做匀减速运动直到静止,
平板车的位移为:x4=⑪
麻袋的位移为:x5=⑫
麻袋相对车向前的位移为:Δx2=x5-x4⑬
麻袋在平板车上来回摩擦产生的总热量:Q=μmg(Δx1+Δx2)=105 J⑭
根据运动学公式求模型在车上的落点距车尾端距离;
先求出平板车和模型达到具有相同速度所用的时间,然后求出在这段时间内模型相对车向后的位移;
模型在平板上来回摩擦产生的总热量:Q=μmg△x.
主要考查了自由落体运动、匀变速直线运动的基本公式的直接应用,要求能正确分析车和模型的运动情况