问题详情:
如图所示,长L=1.5m,高h=0.45m,质量M=10kg的长方体木箱,在水平面上向右做直线运动.当木箱的速度v0=3.6m/s时,对木箱施加一个方向水平向左的恒力F=50N,并同时将一个质量m=1kg的光滑小球轻放在距木箱右端的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),经过一段时间,小球脱离木箱落到地面.木箱与地面的动摩擦因数为0.2,其他摩擦均不计.取g=10m/s2.求:
(1)小球从离开木箱开始至落到地面所用的时间;
(2)通过计算说明小球是从木箱左端还是右端掉下
(3)小球离开木箱时木箱的速度.
【回答】
解:(1)木箱上表面的摩擦不计,因此小球在离开木箱前相对地面处于静止状态,离开木箱后将作自由落体运动.
由,得:
小球从离开木箱开始至落到地面所用的时间为0.3s.
(2)小球放到木箱后,木箱的加速度为:
木箱向右运动的最大位移为:
小球放上P点后,木箱向右运动的最大位移为0.9m.
x1小于1m,所以小球不会从木箱的左端掉下
(3)木箱向左运动的加速度为:
设木箱向左运动的距离为x2时,小球脱离木箱,则:
设木箱向左运动的时间为t2,则:
由
得:
所以,小球离开木箱的瞬间,木箱的速度方向向左,大小为:v2=a2t2=2.8×1=2.8m/s;
答:(1)小球从离开木箱开始至落到地面所用的时间为0.3s;
(2)木块从右端滑下;
(3)小球离开木箱时木箱的速度为2.8m/s
知识点:牛顿运动定律的应用
题型:计算题