Question

【題目】一木箱放在平板車的中部，距平板車的后端、駕駛室后端均為L=1.5m，如圖所示處于靜止?fàn)顟B(tài)，木箱與平板車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5，現(xiàn)使平板車以a1的加速度勻加速啟動(dòng)，速度達(dá)到v=6m/s后接著做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后勻減速剎車（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）．（g=10m/s2）求：

（1）若木箱與平板車相對靜止，加速度a1大小滿足什么條件？；
（2）若a1=6m/s2 ， 當(dāng)木箱與平板車的速度都達(dá)到v=6m/s時(shí)，木箱在平板車上的位置（離駕駛室后端距離）；
（3）若在木箱速度剛達(dá)到6m/s時(shí)平板車立即剎車，則要使木箱不會(huì)撞到駕駛室，平板車剎車時(shí)的加速度大小滿足什么條件？

Answer 1

【答案】
（1）解：木箱與車相對靜止，加速度相同，當(dāng)木箱受到的靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)加速度最大，由牛頓第二定律有：fmax=mam=μmg

得

解得

答：若木箱與平板車相對靜止，加速度a1大小滿足的條件是 ；

（2）解：因?yàn)? ，故木箱與車發(fā)生相對滑動(dòng)

當(dāng)木箱速度達(dá)到6m/s時(shí)：t1= = =1.2s

位移為 x1= = ×1.2=3.6m

平板車速度達(dá)到6m/s所需時(shí)間為：

位移為 x2= +v（t1﹣t2）

解得 x2=4.2m

當(dāng)木箱與平板車的速度都達(dá)到v=6m/s時(shí)，木箱在平板車上離駕駛室后端距離為：s=x2﹣x1+L=4.2m﹣3.6m+1.5m=2.1m

答：當(dāng)木箱與平板車的速度都達(dá)到v=6m/s時(shí)，木箱在平板車上的位置是2.1m；

（3）解：木箱減速停止時(shí)的位移為：x3= = =3.6m

平板車減速停止時(shí)的位移為：

木箱不與車相碰：x3﹣x4≤s

解得：a≤12m/s2．

答：若在木箱速度剛達(dá)到6m/s時(shí)平板車立即剎車，則要使木箱不會(huì)撞到駕駛室，平板車剎車時(shí)的加速度大小滿足：a≤12m/s2．

【解析】（1）汽車先勻加速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)，木箱也先勻加速運(yùn)動(dòng)后與汽車一起做勻速運(yùn)動(dòng)．汽車勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，木箱相對于車后退，根據(jù)牛頓第二定律求出木箱勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度，由速度公式求出汽車速度達(dá)到v=6m/s的時(shí)間，求出此時(shí)木箱的速度，再由速度公式得到木箱需要多長時(shí)間速度才能與汽車相同．由位移求出汽車和木箱相對地的位移，兩者之差即可求得木箱在車上的位置．
（2）由速度位移關(guān)系公式求出木箱相對地運(yùn)動(dòng)的距離，剎車時(shí)為木箱恰好不撞到駕駛室時(shí)，木箱與汽車的位移之差恰好等于剛剎車時(shí)兩者距離，由位移公式求解時(shí)間．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度、位移、時(shí)間的關(guān)系的相關(guān)知識(shí)，掌握速度公式：V=V0+at；位移公式：s=v0t+1/2at2；速度位移公式：vt2-v02=2as；以上各式均為矢量式，應(yīng)用時(shí)應(yīng)規(guī)定正方向，然后把矢量化為代數(shù)量求解，通常選初速度方向?yàn)檎�方向，凡是跟正方向一致的取�?”值，跟正方向相反的取“-”值，以及對勻變速運(yùn)動(dòng)中的平均速度的理解，了解平均速度：V=V0+Vt．