Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量為M＝10kg的小車(chē)停放在光滑水平面上.在小車(chē)右端施加一個(gè)F＝10N的水平恒力.當(dāng)小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到2.8m/s時(shí)，在其右端輕輕放上一質(zhì)量m＝2.0 kg的小黑煤塊(小黑煤塊視為質(zhì)點(diǎn)且初速度為零)，煤塊與小車(chē)間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.20，g＝10 m/s2.假定小車(chē)足夠長(zhǎng).則下列說(shuō)法正確的是( )

A.煤塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后做勻速直線運(yùn)動(dòng)

B.小車(chē)一直做加速度不變的勻加速直線運(yùn)動(dòng)

C.煤塊在3s內(nèi)前進(jìn)的位移為9m

D.小煤塊最終在小車(chē)上留下的痕跡長(zhǎng)度為2.8m

Answer 1

【答案】D

【解析】當(dāng)小煤塊剛放到小車(chē)上時(shí)，做加速度為a1＝μg＝2m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)小車(chē)的加速度：a2＝＝m/s2＝0.6 m/s2，當(dāng)達(dá)到共速時(shí)：v＝v0＋a2t＝a1t，解得t＝2s，v＝4m/s；假設(shè)共速后兩者相對(duì)靜止，則共同加速度a共＝＝m/s2＝m/s2，此時(shí)煤塊受到的摩擦力：Ff＝ma共<μmg，則假設(shè)成立，即煤塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先做加速度為2 m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定后繼續(xù)做加速度為m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；煤塊在前2s內(nèi)的位移：x1＝t＝×2m＝4m；小車(chē)在前2s內(nèi)的位移：x2＝v0t＋a2t2＝6.8m；第3秒內(nèi)煤塊的位移：x1′＝vt′＋a共t′2＝m≈4.4m，則煤塊在3s內(nèi)前進(jìn)的位移為4m＋4.4m＝8.4m，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；小煤塊在最初2秒內(nèi)相對(duì)小車(chē)的位移為Δx＝x2－x1＝2.8m，故最終在小車(chē)上留下的痕跡長(zhǎng)度為2.8m，選項(xiàng)D正確.