列车载重时直接向前起动有困难,司机常常先倒车再起动前进.设在平直轨道上的某机车后面挂接有n节车厢,机车与每节车厢的质量都为m,它们所受的阻力都为自身重力的k倍,倒车后

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

列车载重时直接向前起动有困难,司机常常先倒车再起动前进.设在平直轨道上的某机车后面挂接有n节车厢,机车与每节车厢的质量都为m,它们所受的阻力都为自身重力的k倍,倒车后各节车厢间的挂钩所留间隙均为d,如图(1)所示,在这种植况下,机车以恒定的牵引力F由静止开始起动,机车及各车厢间挂接的时间极短,挂接后挂钩的状态如图(2)所示.求:
(1)第一节车厢刚被带动时列车的速度
(2)最后一节车厢刚被带动时列车的速度
(3)要想使最后一节车厢也能被带动起来,机车牵引力 F的最小值.
魔方格

◎ 答案

(1)挂接第一节车厢前,由动能定理得:
(F-kmg)d=
1
2
mv12-0,
挂接第一节车厢的过程中,动量守恒,
由动量守恒定律得:mv1′=2mv1
解得:v1=

1
2
(
F
m
-kg)d

(2)挂接第二节车厢前,由动能定理得:
(F-k?2mg)d=
1
2
mv22-
1
2
mv12
挂接第二节车厢的过程中,动量守恒,
由动量守恒定律得:2mv2′=3mv2
解得:v2=

2
3
(
F
m
-
5
3
kg)d

挂接第三节车厢前,由动能定理得:
(F-k?3mg)d=
1
2
mv32-
1
2
mv22
挂接第三节车厢的过程中,动量守恒,
由动量守恒定律得:3mv2′=4mv3
解得:v3=

3
4
(F-
7
3
kg)d

同理可得,第n节车厢刚被带动时的速度:
vn=

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