word完整版高中物理经典题库力学计算题49个1.docx

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word完整版高中物理经典题库力学计算题49个1

四、力学计算题集粹（49个）

　　1．在光滑的水平面内，一质量ｍ＝1ｋｇ的质点以速度ｖ０＝10ｍ／ｓ沿ｘ轴正方向运动，经过原点后受一沿ｙ轴正方向的恒力Ｆ＝5Ｎ作用，直线ＯＡ与ｘ轴成37°角，如图1-70所示，求：

图1-70

（1）如果质点的运动轨迹与直线ＯＡ相交于Ｐ点，则质点从Ｏ点到Ｐ点所经历的时间以及Ｐ的坐标；

（2）质点经过Ｐ点时的速度．

　2．如图1-71甲所示，质量为1ｋｇ的物体置于固定斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力Ｆ，1ｓ末后将拉力撤去．物体运动的ｖ-ｔ图象如图1-71乙，试求拉力Ｆ．

图1-71

　3．一平直的传送带以速率ｖ＝2ｍ／ｓ匀速运行，在Ａ处把物体轻轻地放到传送带上，经过时间ｔ＝6ｓ，物体到达Ｂ处．Ａ、Ｂ相距Ｌ＝10ｍ．则物体在传送带上匀加速运动的时间是多少?

如果提高传送带的运行速率，物体能较快地传送到Ｂ处．要让物体以最短的时间从Ａ处传送到Ｂ处，说明并计算传送带的运行速率至少应为多大?

若使传送带的运行速率在此基础上再增大1倍，则物体从Ａ传送到Ｂ的时间又是多少?

　8．把一个质量是2ｋｇ的物块放在水平面上，用12Ｎ的水平拉力使物体从静止开始运动，物块与水平面的动摩擦因数为0．2，物块运动2秒末撤去拉力，ｇ取10ｍ／ｓ２．求

（1）2秒末物块的即时速度．

（2）此后物块在水平面上还能滑行的最大距离．

　9．如图1-74所示，一个人用与水平方向成θ＝30°角的斜向下的推力Ｆ推一个重Ｇ＝200Ｎ的箱子匀速前进，箱子与地面间的动摩擦因数为μ＝0．40（ｇ＝10ｍ／ｓ２）．求

图1-74

（1）推力Ｆ的大小．

（2）若人不改变推力Ｆ的大小，只把力的方向变为水平去推这个静止的箱子，推力作用时间ｔ＝3．0ｓ后撤去，箱子最远运动多长距离?

　10．一网球运动员在离开网的距离为12ｍ处沿水平方向发球，发球高度为2．4ｍ，网的高度为0．9ｍ．

（1）若网球在网上0．1ｍ处越过，求网球的初速度．

（2）若按上述初速度发球，求该网球落地点到网的距离．

　取ｇ＝10／ｍ·ｓ２，不考虑空气阻力．

　　12．如图1-75所示，质量2．0ｋｇ的小车放在光滑水平面上，在小车右端放一质量为1．0ｋｇ的物块，物块与小车之间的动摩擦因数为0．5，当物块与小车同时分别受到水平向左Ｆ１＝6．0Ｎ的拉力和水平向右Ｆ２＝9．0Ｎ的拉力，经0．4ｓ同时撤去两力，为使物块不从小车上滑下，求小车最少要多长．（ｇ取10ｍ／ｓ２）

图1-75

　13．如图1-76所示，带弧形轨道的小车放在上表面光滑的静止浮于水面的船上，车左端被固定在船上的物体挡住，小车的弧形轨道和水平部分在Ｂ点相切，且ＡＢ段光滑，ＢＣ段粗糙．现有一个离车的ＢＣ面高为ｈ的木块由Ａ点自静止滑下，最终停在车面上ＢＣ段的某处．已知木块、车、船的质量分别为ｍ１＝ｍ，ｍ２＝2ｍ，ｍ３＝3ｍ；木块与车表面间的动摩擦因数μ＝0．4，水对船的阻力不计，求木块在ＢＣ面上滑行的距离ｓ是多少?

（设船足够长）

图1-76

　14．如图1-77所示，一条不可伸长的轻绳长为Ｌ，一端用手握住，另一端系一质量为ｍ的小球，今使手握的一端在水平桌面上做半径为Ｒ、角速度为ω的匀速圆周运动，且使绳始终与半径Ｒ的圆相切，小球也将在同一水平面内做匀速圆周运动，若人手做功的功率为Ｐ，求：

图1-77

（1）小球做匀速圆周运动的线速度大小．

（2）小球在运动过程中所受到的摩擦阻力的大小．

　）

．

　25．如图1－80所示，质量为1ｋｇ的小物块以5ｍ／ｓ的初速度滑上一块原来静止在水平面上的木板，木板的质量为4ｋｇ．经过时间2ｓ以后，物块从木板的另一端以1ｍ／ｓ相对地的速度滑出，在这一过程中木板的位移为0.5ｍ，求木板与水平面间的动摩擦因数．

图1－80　　　图1－81

　　26．如图1－81所示，在光滑地面上并排放两个相同的木块，长度皆为ｌ＝1.00ｍ，在左边木块的最左端放一小金属块，它的质量等于一个木块的质量，开始小金属块以初速度ｖ0＝2.00ｍ／ｓ向右滑动，金属块与木块之间的滑动摩擦因数μ＝0.10，ｇ取10ｍ／ｓ2，求：

木块的最后速度．

　27．如图1－82所示，Ａ、Ｂ两个物体靠在一起，放在光滑水平面上，它们的质量分别为ｍＡ＝3ｋｇ、ｍＢ＝6ｋｇ，今用水平力ＦＡ推Ａ，用水平力ＦＢ拉Ｂ，ＦＡ和ＦＢ随时间变化的关系是ＦＡ＝9－2ｔ（Ｎ），ＦＢ＝3＋2ｔ（Ｎ）．求从ｔ＝0到Ａ、Ｂ脱离，它们的位移是多少？

图1－82　　　图1－83

　　28．如图1－83所示，木块Ａ、Ｂ靠拢置于光滑的水平地面上．Ａ、Ｂ的质量分别是2ｋｇ、3ｋｇ，Ａ的长度是0.5ｍ，另一质量是1ｋｇ、可视为质点的滑块Ｃ以速度ｖ0＝3ｍ／ｓ沿水平方向滑到Ａ上，Ｃ与Ａ、Ｂ间的动摩擦因数都相等，已知Ｃ由Ａ滑向Ｂ的速度是ｖ＝2ｍ／ｓ，求：

（1）Ｃ与Ａ、Ｂ之间的动摩擦因数；

（2）Ｃ在Ｂ上相对Ｂ滑行多大距离？

　（3）Ｃ在Ｂ上滑行过程中，Ｂ滑行了多远？

　（4）Ｃ在Ａ、Ｂ上共滑行了多长时间？

　29．如图1－84所示，一质量为ｍ的滑块能在倾角为θ的斜面上以ａ＝（ｇｓｉｎθ）／2匀加速下滑，若用一水平推力Ｆ作用于滑块，使之能静止在斜面上．求推力Ｆ的大小．

图1－84　　　　图1－85

　　30．如图1－85所示，ＡＢ和ＣＤ为两个对称斜面，其上部足够长，下部分分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为120°，半径Ｒ＝2.0ｍ，一个质量为ｍ＝1ｋｇ的物体在离弧高度为ｈ＝3.0ｍ处，以初速度4.0ｍ／ｓ沿斜面运动，若物体与两斜面间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度ｇ＝10ｍ／ｓ2，则

（1）物体在斜面上（不包括圆弧部分）走过路程的最大值为多少？

（2）试描述物体最终的运动情况．

　（3）物体对圆弧最低点的最大压力和最小压力分别为多少？

　31．如图1－86所示，一质量为500ｋｇ的木箱放在质量为2000ｋｇ的平板车的后部，木箱到驾驶室的距离Ｌ＝1.6ｍ，已知木箱与车板间的动摩擦因数μ＝0.484，平板车在运动过程中所受阻力是车和箱总重的0.20倍，平板车以ｖ0＝22.0ｍ／ｓ恒定速度行驶，突然驾驶员刹车使车做匀减速运动，为使木箱不撞击驾驶室．ｇ取1ｍ／ｓ2，试求：

（1）从刹车开始到平板车完全停止至少要经过多长时间．

（2）驾驶员刹车时的制动力不能超过多大．

图1－86　　　　图1－87

　　32．如图1－87所示，1、2两木块用绷直的细绳连接，放在水平面上，其质量分别为ｍ1＝1.0ｋｇ、ｍ2＝2.0ｋｇ，它们与水平面间的动摩擦因数均为μ＝0.10．在ｔ＝0时开始用向右的水平拉力Ｆ＝6.0Ｎ拉木块2和木块1同时开始运动，过一段时间细绳断开，到ｔ＝6.0ｓ时1、2两木块相距Δｓ＝22.0ｍ（细绳长度可忽略），木块1早已停止．求此时木块2的动能．（ｇ取10ｍ／ｓ2）

　　43．如图1－96所示，ＡＯＢ是光滑水平轨道，ＢＣ是半径为R的光滑1／4圆弧轨道，两轨道恰好相切．质量为M的小木块静止在Ｏ点，一质量为ｍ的小子弹以某一初速度水平向右射入小木块内，并留在其中和小木块一起运动，恰能到达圆弧最高点Ｃ（小木块和子弹均可看成质点）．问：

（1）子弹入射前的速度？

（2）若每当小木块返回或停止在Ｏ点时，立即有相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧能上升的最大高度为多少？

图1－96　　　图1－97

　　44．如图1－97所示，一辆质量ｍ＝2ｋｇ的平板车左端放有质量Ｍ＝3ｋｇ的小滑块，滑块与平板车间的动摩擦因数μ＝0.4．开始时平板车和滑块共同以ｖ0＝2ｍ／ｓ的速度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反，平板车足够长，以至滑块不会滑到平板车右端．（取ｇ＝10ｍ／ｓ2）求：

（1）平板车第一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离．

（2）平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度ｖ．（3）为使滑块始终不会从平板车右端滑下，平板车至少多长？

（M可当作质点处理）

参考解题过程与答案

1．解：

设经过时间ｔ，物体到达Ｐ点

（1）ｘＰ＝ｖ０ｔ，ｙＰ＝（1／2）（Ｆ／ｍ）ｔ2，ｘＰ／ｙＰ＝ｃｔｇ37°，

　联解得

　ｔ＝3ｓ，ｘ＝30ｍ，ｙ＝22．5ｍ，坐标（30ｍ，22．5ｍ）

（2）ｖｙ＝（Ｆ／ｍ）ｔ＝15ｍ／ｓ，

　∴ｖ＝

=5

ｍ／ｓ，

　ｔｇα＝ｖｙ／ｖ０＝15／10＝3／2，

　∴　　α＝ａｒｃｔｇ（3／2），α为ｖ与水平方向的夹角．

2．解：

在0～1ｓ内，由ｖ-ｔ图象，知

　ａ１＝12ｍ／ｓ２，

由牛顿第二定律，得

　Ｆ－μｍｇｃｏｓθ－ｍｇｓｉｎθ＝ｍａ１，　　①

在0～2ｓ内，由ｖ-ｔ图象，知ａ２＝－6ｍ／ｓ２，

因为此时物体具有斜向上的初速度，故由牛顿第二定律，得

　－μｍｇｃｏｓθ－ｍｇｓｉｎθ＝ｍａ２，　　②

　②式代入①式，得　Ｆ＝18Ｎ．

3．解：

在传送带的运行速率较小、传送时间较长时，物体从Ａ到Ｂ需经历匀加速运动和匀速运动两个过程，设物体匀加速运动的时间为ｔ1，则

　（ｖ／2）ｔ１＋ｖ（ｔ－ｔ１）＝Ｌ，

所以　ｔ１＝2（ｖｔ－Ｌ）／ｖ＝（2×（2×6－10）／2）ｓ＝2ｓ．

为使物体从Ａ至Ｂ所用时间最短，物体必须始终处于加速状态，由于物体与传送带之间的滑动摩擦力不变，所以其加速度也不变．而　ａ＝ｖ／ｔ＝1ｍ／ｓ２．设物体从Ａ至Ｂ所用最短的时间为ｔ2，则

　（1／2）ａｔ2２＝Ｌ，

　ｔ2＝

=

＝2

ｓ．

　ｖｍｉｎ＝ａｔ2＝1×2

ｍ／ｓ＝2

ｍ／ｓ．

传送带速度再增大1倍，物体仍做加速度为1ｍ／ｓ２的匀加速运动，从Ａ至Ｂ的传送时间为2

ｍ／ｓ．

8．解：

前2秒内，有Ｆ－ｆ＝ｍａ１，ｆ＝μＮ，Ｎ＝ｍｇ，则

　ａ１＝（Ｆ－μｍｇ）／ｍ＝4ｍ／ｓ２，ｖｔ＝ａ１ｔ＝8ｍ／ｓ，

　撤去Ｆ以后　ａ２＝ｆ／ｍ＝2ｍ／ｓ，ｓ＝ｖ１２／2ａ２＝16ｍ．

9．解：

（1）用力斜向下推时，箱子匀速运动，则有

　Ｆｃｏｓθ＝ｆ，ｆ＝μＮ，Ｎ＝Ｇ＋Ｆｓｉｎθ，

　联立以上三式代数据，得　Ｆ＝1．2×10２Ｎ．

（2）若水平用力推箱子时，据牛顿第二定律，得Ｆ合＝ｍａ，则有

　Ｆ－μＮ＝ｍａ，Ｎ＝Ｇ，

　联立解得　ａ＝2．0ｍ／ｓ２．

　ｖ＝ａｔ＝2．0×3．0ｍ／ｓ＝6．0ｍ／ｓ，

　ｓ＝（1／2）ａｔ２＝（1／2）×2．0×3．0２ｍ／ｓ＝9．0ｍ，

　推力停止作用后　ａ′＝ｆ／ｍ＝4．0ｍ／ｓ２（方向向左），

　ｓ′＝ｖ２／2ａ′＝4．5ｍ，

　则　ｓ总＝ｓ＋ｓ′＝13．5ｍ．

10．解：

根据题中说明，该运动员发球后，网球做平抛运动．以ｖ表示初速度，Ｈ表示网球开始运动时离地面的高度（即发球高度），ｓ１表示网球开始运动时与网的水平距离（即运动员离开网的距离），ｔ１表示网球通过网上的时刻，ｈ表示网球通过网上时离地面的高度，由平抛运动规律得到

　ｓ１＝ｖｔ１，Ｈ－ｈ＝（1／2）ｇｔ１２，

消去ｔ１，得　　ｖ＝

ｍ／ｓ，ｖ≈23ｍ／ｓ．

　以ｔ２表示网球落地的时刻，ｓ２表示网球开始运动的地点与落地点的水平距离，ｓ表示网球落地点与网的水平距离，由平抛运动规律得到

　Ｈ＝（1／2）ｇｔ２２，ｓ２＝ｖｔ２，

消去ｔ２，得ｓ２＝ｖ

≈16ｍ，

　网球落地点到网的距离　ｓ＝ｓ２－ｓ１≈4ｍ．

12．解：

对物块：

Ｆ１－μｍｇ＝ｍａ１，

　6－0．5×1×10＝1·ａ１，ａ１＝1．0ｍ／ｓ2，

　ｓ１＝（1／2）ａ１ｔ2＝（1／2）×1×0．42＝0．08ｍ，

　ｖ１＝ａ１ｔ＝1×0．4＝0．4ｍ／ｓ，

　对小车：

Ｆ２－μｍｇ＝Ｍａ２，

　9－0．5×1×10＝2ａ２，ａ２＝2．0ｍ／ｓ2，

　ｓ２＝（1／2）ａ２ｔ2＝（1／2）×2×0．42＝0．16ｍ，

　ｖ２＝ａ２ｔ＝2×0．4＝0．8ｍ／ｓ，

　撤去两力后，动量守恒，有Ｍｖ２－ｍｖ１＝（Ｍ＋ｍ）ｖ，

　ｖ＝0．4ｍ／ｓ（向右），

∵　（（1／2）ｍｖ１2＋（1／2）Ｍｖ２2）－（1／2）（ｍ＋Ｍ）ｖ2＝μｍｇｓ３，

　ｓ３＝0．096ｍ，

∴　ｌ＝ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＝0．336ｍ．

13．解：

设木块到Ｂ时速度为ｖ０，车与船的速度为ｖ１，对木块、车、船系统，有

　ｍ１ｇｈ＝（ｍ１ｖ０2／2）＋（（ｍ２＋ｍ３）ｖ１2／2），

　ｍ１ｖ０＝（ｍ２＋ｍ３）ｖ１，

解得　ｖ０＝5

，ｖ１＝

．

　木块到Ｂ后，船以ｖ１继续向左匀速运动，木块和车最终以共同速度ｖ２向右运动，对木块和车系统，有

　ｍ１ｖ０－ｍ２ｖ１＝（ｍ１＋ｍ２）ｖ２，

　μｍ１ｇｓ＝（（ｍ１ｖ０2／2）＋（ｍ２ｖ１2／2））－（（ｍ１＋ｍ２）ｖ２2／2），

得　ｖ２＝ｖ１＝

，ｓ＝2ｈ．

14．解：

（1）小球的角速度与手转动的角速度必定相等均为ω．设小球做圆周运动的半径为ｒ，线速度为ｖ．由几何关系得　ｒ＝

，ｖ＝ω·ｒ，解得　　

　　ｖ＝ω

．

（2）设手对绳的拉力为Ｆ，手的线速度为ｖ，由功率公式得　Ｐ＝Ｆｖ＝Ｆ·ωＲ，

∴　Ｆ＝Ｐ／ωＲ．

图4

　研究小球的受力情况如图4所示，因为小球做匀速圆周运动，所以切向合力为零，即

　Ｆｓｉｎθ＝ｆ，

其中　ｓｉｎθ＝Ｒ／

，

　联立解得　ｆ＝Ｐ／ω

．

25．解：

由匀变速直线运动的公式得小物块的加速度的大小为ａ1＝（ｖ0－ｖｔ）／ｔ＝2（ｍ／ｓ2）．木板的加速度大小为ａ2＝2ｓ／ｔ2＝0.25（ｍ／ｓ2）．

根据牛顿第二定律　Ｆ＝ｍａ

对小物块得　ｆ′1＝ｍａ1＝1×2＝2Ｎ，

对木板得　ｆ1－μ（ｍ＋Ｍ）ｇ＝Ｍａ2，

　μ＝（ｆ1－Ｍａ2）／（ｍ＋Ｍ）ｇ＝（2－4×0.25）／（1＋4）×10＝0.02．

26．解：

假设金属块没有离开第一块长木板，移动的相对距离为ｘ，由动量守恒定律，得ｍｖ0＝3ｍｖ，

　ｍｖ02／2＝3ｍｖ2／2＋μｍｇｘ，

解得ｘ＝4ｍ／3＞Ｌ，不合理，

∴　金属块一定冲上第二块木板．

　以整个系统为研究对象，由动量定律及能量关系，当金属块在第一块木板上时ｍｖ0＝ｍｖ0′＋2ｍｖ1，

　ｍｖ02／2＝12ｍｖ0′2＋2ｍ·ｖ12／2＋μｍｇｌ．

　ｍｖ0＝ｍｖ1＋2ｍｖ2，

　ｍｖ02／2＝ｍｖ12／2＋2ｍ·ｖ22／2＋μｍｇ（ｌ＋ｘ）．

联立解得：

　ｖ1＝1／3ｍ／ｓ，ｖ2＝5／6ｍ／ｓ，ｘ＝0.25ｍ．

27．解：

当ｔ＝0时，ａＡ0＝9／3＝3ｍ／ｓ2，ａＢ0＝3／6＝0.5ｍ／ｓ2．ａＡ0＞ａＢ0，Ａ、Ｂ间有弹力，随ｔ之增加，Ａ、Ｂ间弹力在减小，当（9－2ｔ）／3＝（3＋2ｔ）／6，ｔ＝2.5ｓ时，Ａ、Ｂ脱离，以Ａ、Ｂ整体为研究对象，在ｔ＝2.5ｓ内，加速度ａ＝（ＦＡ＋ＦＢ）／（ｍＡ＋ｍＢ）＝4／3ｍ／ｓ2，ｓ＝ａｔ2／2＝4.17ｍ．

28．解：

（1）由ｍＣｖ0＝ｍＣｖ＋（ｍＡ＋ｍＢ）ｖ1，Ｃ由Ａ滑至Ｂ时，Ａ、Ｂ的共同速度是

　ｖ1＝ｍＣ（ｖ0－ｖ）／（ｍＡ＋ｍＢ）＝0.2ｍ／ｓ．

由　μｍＣｇｌＡ＝ｍＣｖ02／2－ｍＣｖ2／2－（ｍＡ＋ｍＢ）ｖ12／2，

得　μ＝［ｍＣ（ｖ02－ｖ2）－（ｍＡ＋ｍＢ）ｖ12］／2ｍＣｇｌＡ＝0.48．

（2）由ｍＣｖ＋ｍＢｖ1＝（ｍＣ＋ｍＢ）ｖ2，Ｃ相对Ｂ静止时，Ｂ、Ｃ的共同速度是ｖ2＝（ｍＣｖ＋ｍＢｖ1）／（ｍＣ＋ｍＢ）＝0.65ｍ／ｓ．

由　μｍＣｇｌＢ＝ｍＣｖ2／2＋ｍＢｖ12－（ｍＣ＋ｍＢ）ｖ22／2，

Ｃ在Ｂ上滑行距离为

　ｌＢ＝［ｍＣｖ2＋ｍＢｖ12－（ｍＣ＋ｍＢ）ｖ22］／2μｍＣｇ＝0.25ｍ．

　（3）由μｍＣｇｓ＝ｍＢｖ22／2－ｍＢｖ12／2，

Ｂ相对地滑行的距离ｓ＝［ｍＢ（ｖ22－ｖ12）］／2μｍＣｇ＝0.12ｍ．

　（4）Ｃ在Ａ、Ｂ上匀减速滑行，加速度大小由μｍＣｇ＝ｍＣａ，得ａ＝μｇ＝4.8ｍ／ｓ2．

Ｃ在Ａ上滑行的时间ｔ1＝（ｖ0－ｖ）／ａ＝0.21ｓ．

Ｃ在Ｂ上滑行的时间ｔ2＝（ｖ－ｖ2）／ａ＝0.28ｓ．

所求时间ｔ＝ｔ1＋ｔ2＝0.21ｓ＋0.28ｓ＝0.49ｓ．

　　静止时受力分析如图1ｂ，摩擦力有两种可能：

①摩擦力沿斜面向下；②摩擦力沿斜面向上．摩擦力沿斜　

30．解：

（1）物体在两斜面上来回运动时，克服摩擦力所做的功Ｗｆ＝μｍｇｃｏｓ60°·ｓ总．

　物体从开始直到不再在斜面上运动的过程中ｍｇｈ－Ｗｆ＝0－ｍｖ02／2．解得ｓ总＝38ｍ．

（2）物体最终是在Ｂ、Ｃ之间的圆弧上来回做变速圆周运动，且在Ｂ、Ｃ点时速度为零．

　（3）物体第一次通过圆弧最低点时，圆弧所受压力最大．由动能定理得ｍｇ［ｈ＋Ｒ（1－ｃｏｓ60°）］－μｍｇｃｏｓ60°／ｓｉｎ60°＝ｍ（ｖ12－ｖ02）／2，

由牛顿第二定律得　Ｎｍａｘ－ｍｇ＝ｍｖ12／Ｒ，

解得　Ｎｍａｘ＝54.5Ｎ．

　物体最终在圆弧上运动时，圆弧所受压力最小．由动能定理得ｍｇＲ（1－ｃｏｓ60°）＝ｍｖ22／2，由牛顿第二定律得Ｎｍｉｎ－ｍｇ＝ｍｖ22／Ｒ，解得Ｎｍｉｎ＝20Ｎ．

31．解：

（1）设刹车后，平板车的加速度为ａ0，从开始刹车到车停止所经历时间为ｔ0，车所行驶距离为ｓ0，则有ｖ02＝2ａ0ｓ0，ｖ0＝ａ0ｔ0．

　欲使ｔ0小，ａ0应该大，作用于木箱的滑动摩擦力产生的加速度ａ1＝μｍｇ／ｍ＝μｇ．

　当ａ0＞ａ1时，木箱相对车底板滑动，从刹车到车停止过程中木箱运动的路程为ｓ1，则ｖ02＝2ａ2ｓ1．

　为使木箱不撞击驾驶室，应有ｓ1－ｓ0≤Ｌ．

　联立以上各式解得：

ａ0≤μｇｖ02／（ｖ02－2μｇＬ）＝5ｍ／ｓ2，

　∴　ｔ0＝ｖ0／ａ0＝4.4ｓ．

（2）对平板车，设制动力为Ｆ，则Ｆ＋ｋ（Ｍ＋ｍ）ｇ－μｍｇ＝Ｍａ0，解得：

Ｆ＝7420Ｎ．

32．解：

对系统ａ0＝［Ｆ－μｇ（ｍ1＋ｍ2）］／（ｍ1＋ｍ2）＝1ｍ／ｓ2．

　对木块1，细绳断后：

│ａ1│＝ｆ1／ｍ1＝μｇ＝1ｍ／ｓ2．

　设细绳断裂时刻为ｔ1，则木块1运动的总位移：

　ｓ1＝2ａ0ｔ12／2＝ａ0ｔ12．

　对木块2，细绳断后，ａ2＝（Ｆ－μｍ2ｇ）／ｍ2＝2ｍ／ｓ2．

木块2总位移

　ｓ2＝ｓ′＋ｓ″＝ａ0ｔ12／2＋ｖ1（6－ｔ1）＋ａ2（6－ｔ1）2／2，

两木块位移差Δｓ＝ｓ2－ｓ1＝22（ｍ）．

得　ａ0ｔ12／2＋ｖ1（6－ｔ1）＋ａ2（6－ｔ1）2／2－ａ0ｔ12＝22，

把ａ0，ａ2值，ｖ1＝ａ0ｔ1代入上式整理得：

　ｔ12＋12ｔ1－28＝0，得ｔ1＝2ｓ．

木块2末速ｖ2＝ｖ1＋ａ2（6－ｔ1）＝ａ0ｔ1＋ａ2（6－ｔ1）＝10ｍ／ｓ．

此时动能Ｅｋ＝ｍ2ｖ22／2＝2×102／2Ｊ＝100Ｊ．

44．解：

（1）设第一次碰墙壁后，平板车向左移动ｓ，速度变为0．由于体系总动量向右，平板车速度为零时，滑块还在向右滑行．由动能定理

　－μＭｇｓ＝0－ｍｖ02／2，ｓ＝ｍｖ02／2μＭｇ＝0.33ｍ．

（2）假如平板车在第二次碰墙前还未和滑块相对静止，则其速度的大小肯定还是2ｍ／ｓ，因为只要相对运动，摩擦力大小为恒值．滑块速度则大于2ｍ／ｓ，方向均向右．这样就违反动量守恒．所以平板车在第二次碰墙前肯定已和滑块具有共同速度ｖ．此即平板车碰墙前瞬间的速度．

　Ｍｖ0－ｍｖ0＝（Ｍ＋ｍ）ｖ，

∴ｖ＝（Ｍ－ｍ）ｖ0／（Ｍ＋ｍ）＝0.4ｍ／ｓ．

图3

　（3）平板车与墙壁第一次碰撞后滑块与平板又达到共同速度ｖ前的过程，可用图3（ａ）、（ｂ）、（ｃ）表示．图3（ａ）为平板车与墙碰撞后瞬间滑块与平板车的位置，图3（ｂ）为平板车到达最左端时两者的位置，图3（ｃ）为平板车与滑块再次达到共同速度时两者的位置．在此过程中滑块动能减少等于摩擦力对滑块所做功μΜｇｓ′，平板车动能减少等于摩擦力对平板车所做功μＭｇｓ″（平板车从Ｂ到Ａ再回到Ｂ的过程中摩擦力做功为零），其中ｓ′、ｓ″分别为滑块和平板车的位移．滑块和平板车动能总减少为μＭｇｌ1，其中ｌ1＝ｓ′＋ｓ″为滑块相对平板车的位移，此后，平板车与墙壁发生多次碰撞，每次情况与此类似，最后停在墙边．设滑块相对平板车总位移为ｌ，则有（Ｍ＋ｍ）ｖ02／2＝μＭｇｌ，ｌ＝（Ｍ＋ｍ）ｖ02／2μＭｇ＝0.833ｍ．

ｌ即为平板车的最短长度．

图4