综合题18.0分
物理

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.

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)4 m

解析

(1)设麻袋经时间t1下落到平板车上,由运动学公式得:

h1h2

平板车在t1时间内前进的距离为x1,则:x1v0t1

所以麻袋在平板车上的落点距车左端距离:s′=Lsx1=4 m③

考查方向

功能关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律.

解题思路

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.

易错点

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

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)不会滑到最左端

解析

(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:vv0at2

麻袋的速度为:va1t2

对麻袋应用牛顿第二定律得:μmgma1

平板车的位移为:x2v0t2

在这段时间内麻袋的位移为:x3

联立④⑤⑥⑦⑧可得

在这段时间内麻袋相对平板车向后的位移为:Δx1x2

考查方向

功能关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律.

解题思路

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.

易错点

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

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

(3)105 J

解析

(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

麻袋的位移为:x5

麻袋相对车向前的位移为:Δx2x5x4

麻袋在平板车上来回摩擦产生的总热量:Qμmgx1+Δx2)=105 J⑭

考查方向

功能关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律.

解题思路

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.

易错点

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