(1)设物块运动的加速度为a1,小车运动的加速度为a2,物块从开始滑动到从小车左端滑出的时间为t. 物块所受摩擦力f=μmg, 根据牛顿第二定律f=ma1,物块的位移x1=a1t2 小车所受摩擦力f′=f=μmg, 根据牛顿第二定律F-f′=Ma2,小车的位移x2=a2t2 解得物块运动的加速度为a1=2 m/s2, 小车运动的加速度a2=4m/s2 由如图1所示的几何关系可知 x2-x1=l 解得滑块在t=1s末从小车左端滑出, 小车的位移x2=a2t2=2m, 拉力F所做的功W=F x2=36J (2)此时物块的速度大小v1=a1t=2m/s 物块滑出后做平抛运动, 机械能守恒,m v12+mgh=E 1′ 物块落地时的动能为E 1′=10J (3)物块与小车分离时,小车速度为 v2=a2t=4 m/s 物块与小车分离后向右做平抛运动, 设物块做平抛运动的时间为t′, 则t′==0.40 s 物块做平抛运动的过程中 物块向右的水平位移 x1′=v1 t′=0.8m 小车向右的位移x2′=v2 t′=1.6m 由图2所示的几何关系可知,当物块落地时, 物块与小车在水平方向上相距x2′-x1′=0.8 m
答:(1)拉动小车过程中拉力F所做的功为36J; (2)物块落地时的动能10J; (3)物块落地时,物块与小车左端的水平距离为0.8 m. |