如图甲所示，平板小车A静止在水平地面上，平板板长L=6m，小物块B静止在平板左端，质量mB = 0.3kg，与A的动摩擦系数μ=0.8，在B正前方距离为S处，有

题文

如图甲所示，平板小车A静止在水平地面上，平板板长L=6m，小物块B静止在平板左端，质量m_B = 0.3kg，与A的动摩擦系数μ=0.8，在B正前方距离为S处，有一小球C，质量m_C = 0.1kg，球C通过长l = 0.18m的细绳与固定点O相连，恰当选择O点的位置使得球C与物块B等高，且C始终不与平板A接触。在t = 0时刻，平板车A开始运动，运动情况满足如图乙所示S_A – t关系。若BC发生碰撞，两者将粘在一起，绕O点在竖直平面内作圆周运动，并能通过O点正上方的最高点。BC可视为质点，g = 10m/s²，






求：（1）BC碰撞瞬间，细绳拉力至少为多少？
（2）刚开始时，B与C的距离S要满足什么关系？

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）

; （2）

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解析

平板车先做匀速直线运动后静止，在此过程中某一瞬间小物块B与C碰撞，BC碰撞后合为一体在竖直平面内做圆周运动。B与C碰撞前，B的运动情况要分类讨论：（1）B在加速阶段与C相碰；（2）B在减速阶段与C相碰
解答过程：（1）（8分）当BC恰能到达最高点时，只有重力提供向心力，则


   （2分）
BC从最低点到最高点过程中，根据动能定理得：


   （2分）
BC在最低点处，根据牛顿第二定律得：


    （2分）
解得：T＝24N      （2分）
即BC碰撞瞬间，细绳拉力至少为24N
（2）(10分)BC碰撞过程中由动量守恒定律得


       （1分）
解得： 


碰撞时B速度必须满足：


      （1分）
根据牛顿第二定律得，B的加速度为：


      （1分）
由图可知车A的速度为：


     （1分）
讨论：（1）B在加速阶段与C相碰：


       （1分）
S要满足条件：


       （1分）
（2）B在减速阶段与C相碰：
B加速阶段位移：


       （1分）
B加速阶段时间：


；
B加速阶段A的位移：


；
B加速阶段AB的相对位移：


；
由图可知B匀速阶段时间：


；
B匀速阶段位移：


      （1分）
由图可知B匀减速阶段A速度为0
B匀减速阶段时间：



B匀减速阶段位移：


；则物块未滑出。   （1分）
B总位移：


        
综上所述：

     （1分）

考点

据考高分专家说，试题“如图甲所示，平板小车A静止在水平地面上，.....”主要考查你对 [匀变速直线运动 ]考点的理解。

匀变速直线运动

定义：
在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动，即加速度恒定的变速直线运动叫匀变速直线运动。

特点：
a=恒量。

匀变速直线运动规律(基本公式)：
速度公式：v=

位移公式：x=
速度平方公式：
位移公式：x=
速度平方公式：

位移—平均速度关系式：x=

匀变速直线运动的几个重要推论：

1. 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量，即：S_Ⅱ－S_Ⅰ＝S_Ⅲ－S_Ⅱ＝…＝S_N－S_N－1＝ΔS＝
   

   匀变速直线运动的几个重要推论：

   1. 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量，即：S_Ⅱ－S_Ⅰ＝S_Ⅲ－S_Ⅱ＝…＝S_N－S_N－1＝ΔS＝
      (此公式可以用来判断物体是否做匀变速直线运动)。进一步推论：S_n＋m－S_n＝
      ，其中S_n、S_n＋m分别表示第n段和第(n＋m)段相等时间内的位移，T为相等时间间隔。
   2. 某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即。
   3. 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v₀和末速度v平方和一半的平方根，即v_s/2＝，其中S_n、S_n＋m分别表示第n段和第(n＋m)段相等时间内的位移，T为相等时间间隔。
   4. 某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即。
   5. 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v₀和末速度v平方和一半的平方根，即v_s/2＝
      。

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