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人在平板車(chē)上用水平恒力拉繩使重物能靠攏自己，如圖所示，人相對(duì)車(chē)始終不動(dòng)，重物與平板車(chē)之間，平板車(chē)與地面之間均無(wú)摩擦．設(shè)開(kāi)始拉重物時(shí)車(chē)和重物都是靜止的，車(chē)和人的總質(zhì)量為M＝100 kg，重物質(zhì)量m＝50 kg，拉力F＝20 N，重物在車(chē)上向人靠攏了3 m．求：

(1)車(chē)在地面上移動(dòng)的距離．

(2)這時(shí)車(chē)和重物的速度．

【解析】：(1)設(shè)重物在車(chē)上向人靠攏L＝3 m，車(chē)在地面上移動(dòng)距離為x，依題意有m(L－x)＝Mx

整理得：x＝1 m

(2)人和車(chē)的加速度為a＝＝＝2 m/s²

則人和車(chē)在地面上移動(dòng)1 m時(shí)的速度為

v＝＝2 m/s

此時(shí)物體的對(duì)地速度為v_物，依據(jù)mv_物＝Mv

得v_物＝4 m/s

(12分)一輛值勤的警車(chē)停在公路邊，當(dāng)警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊以v＝8 m/s的速度勻速行駛的貨車(chē)有違章行為時(shí)，決定前去追趕，經(jīng)2.5 s，警車(chē)發(fā)動(dòng)起來(lái)，以加速度a＝2 m/s²做勻加速運(yùn)動(dòng)，試問(wèn)：

(1)警車(chē)要經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間才能追上違章的貨車(chē)？

(2)在警車(chē)追上貨車(chē)之前，兩車(chē)間的最大距離是多少？

【解析】：(1)設(shè)警車(chē)經(jīng)過(guò)t時(shí)間追上貨車(chē)，此時(shí)貨車(chē)已行駛的位移x₁＝v(t＋2.5)①

警車(chē)的位移x₂＝at²②[來(lái)源:Z_xx_k.Com]

追上的條件是x₁＝x₂③

解①②③式得t＝10 s　t＝－2 s(舍去)．

(2)當(dāng)兩者速度相等時(shí)，兩車(chē)距離最大

由v＝at′

得t′＝＝4 s

兩車(chē)間最大距離為Δx＝v(t′＋2.5)－at′²＝36 m.

兩磁鐵各放在一輛小車(chē)上，小車(chē)能在水平面上無(wú)摩擦地沿同一直線運(yùn)動(dòng)．已知甲車(chē)和磁鐵的總質(zhì)量為0.5 kg，乙車(chē)和磁鐵的總質(zhì)量為1.0 kg.兩磁鐵的N極相對(duì)，推動(dòng)一下，使兩車(chē)相向運(yùn)動(dòng)．某時(shí)刻甲的速率為2 m/s，乙的速率為3 m/s方向與甲相反．兩車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終未相碰．求：

(1)兩車(chē)最近時(shí)，乙的速度為多大？

(2)甲車(chē)開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，乙的速度為多大？

【解析】：(1)兩車(chē)相距最近時(shí)，兩車(chē)的速度相同，設(shè)該速度為v，取乙車(chē)的速度方向?yàn)檎�方向．由�?dòng)量守恒定律得

m_乙v_乙－m_甲v_甲＝(m_甲＋m_乙)v

所以兩車(chē)最近時(shí)，乙車(chē)的速度為

v＝

＝m/s＝m/s＝1.33 m/s

(2)甲車(chē)開(kāi)始反向時(shí)，其速度為0，設(shè)此時(shí)乙車(chē)的速度為v_乙′，由動(dòng)量守恒定律得m_乙v_乙－m_甲v_甲＝m_乙v_乙′

得v_乙′＝＝m/s＝2 m/s.

如圖2所示,兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.05 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直(圖中未畫(huà)出)，導(dǎo)軌的電阻很小，可忽略不計(jì).導(dǎo)軌間的距離l=0.20 m.兩根質(zhì)量均為m=0.10 kg的平行金屬桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿的電阻均為R=0.50 Ω.在t=0時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行、大小為0.20 N的恒力F作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng).經(jīng)過(guò)t=5.0 s，金屬桿甲的加速度為a=1.37 m/s².問(wèn)此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少？?

圖2

【解析】設(shè)t=5.0 s時(shí)兩金屬桿甲、乙之間的距離為x,速度分別為v₁和v₂,經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間Δt,桿甲移動(dòng)距離v₁Δt,桿乙移動(dòng)距離v₂Δt,回路面積改變?chǔ)?i>S=［(x-v₂Δt)+v₁Δt］l-lx=(v₁-v₂)lΔt.由法拉第電磁感應(yīng)定律知,回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)回路中的電流

對(duì)桿甲由牛頓第二定律有F-BlI=ma

由于作用于桿甲和桿乙的安培力總是大小相等、方向相反,所以t=5.0 s時(shí)兩桿的動(dòng)量(t=0時(shí)為0)等于外力F的沖量Ft=mv₁+mv₂

聯(lián)立以上各式解得

代入數(shù)據(jù)得v₁=8.15 m/s,v₂=1.85 m/s.

如圖2所示,兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.05 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直(圖中未畫(huà)出)，導(dǎo)軌的電阻很小，可忽略不計(jì).導(dǎo)軌間的距離l=0.20 m.兩根質(zhì)量均為m=0.10 kg的平行金屬桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿的電阻均為R=0.50 Ω.在t=0時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行、大小為0.20 N的恒力F作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng).經(jīng)過(guò)t=5.0 s，金屬桿甲的加速度為a=1.37 m/s².問(wèn)此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少？?

圖2

【解析】設(shè)t=5.0 s時(shí)兩金屬桿甲、乙之間的距離為x,速度分別為v₁和v₂,經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間Δt,桿甲移動(dòng)距離v₁Δt,桿乙移動(dòng)距離v₂Δt,回路面積改變?chǔ)?i>S=［(x-v₂Δt)+v₁Δt］l-lx=(v₁-v₂)lΔt.由法拉第電磁感應(yīng)定律知,回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)回路中的電流

對(duì)桿甲由牛頓第二定律有F-BlI=ma

由于作用于桿甲和桿乙的安培力總是大小相等、方向相反,所以t=5.0 s時(shí)兩桿的動(dòng)量(t=0時(shí)為0)等于外力F的沖量Ft=mv₁+mv₂

聯(lián)立以上各式解得

代入數(shù)據(jù)得v₁=8.15 m/s,v₂=1.85 m/s.