如图所示,平板车质量为m,长为L,车右端(A点)有一个质量为M=2m的小滑块(可视为质点).平板车静止于光滑水平面上,小车右方足够远处固定着一竖直挡板,小滑块与车面间有摩擦,

◎ 题目

如图所示,平板车质量为m,长为L,车右端(A点)有一个质量为M=2m的小滑块(可视为质点).平板车静止于光滑水平面上,小车右方足够远处固定着一竖直挡板,小滑块与车面间有摩擦,并且在AC段、CB段动摩擦因数不同,分别为μ1、μ2,C为AB的中点.现给车施加一个水平向右的恒力,使车向右运动,同时小物块相对于小车滑动,当小滑块滑至C点时,立即撤去这个力.已知撤去这个力的瞬间小滑块的速度为v0,车的速度为2v0,之后小滑块恰好停在车的左端(B点)与车共同向前运动,并与挡板发生无机械能损失的碰撞.试求:
(1)μ1和μ2的比值.
(2)通过计算说明,平板车与挡板碰撞后,是否还能再次向右运动.

魔方格

◎ 答案

设在有水平外力F时平板车的加速度为a1,在无水平外力F时平板车的加速度为a2,小滑块在AC段和CB段的加速度分别为  
a/1
a/2

由牛顿第二定律得:μ1?2mg=2m?a'1解得:
a/1
=μ1g

同理:
a/2
=μ2g

当小滑块在AC段运动时,由题意可知:
2v0
2
t1-
v0
2
t1=
L
2

v0=
a/1
t1

由①③④联立得:
v20
=μ1gL

设小滑块滑到B端时与车的共同速度为v1,由于滑块从C滑到B的过程中,滑块和车的系统受到的合外力为零,故动量守恒,于是有:
2m?v0+m?2v0=(2m+m)v1
当小滑块在在CB段运动时,由运动学知识可知:
2v0+v1
2
t2-
v0+v1
2
t2=
L
2

v1-v0=
a/2
t2

由②⑥⑦⑧联立得:
v20
=3μ2gL

所以,由⑤⑨得:
μ1
μ2
=
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