Question

如圖所示，質(zhì)量m=20kg的物體以水平速度v₀=5m/s滑上靜止在水平地面的平板小車(chē)的左端．小車(chē)質(zhì)量M=80kg，物體在小車(chē)上滑行一段距離后相對(duì)于小車(chē)靜止．已知物體與平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8，小車(chē)與地面間的摩擦可忽略不計(jì)，g取10m/s²，求：
（1）物體相對(duì)小車(chē)靜止時(shí)，小車(chē)的速度大小；
（2）整個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量；
（3）小車(chē)在地面上滑行的距離．

Answer 1

（1）因小車(chē)與地面之間沒(méi)有摩擦力，物體和車(chē)組成的系統(tǒng)，合外力為零，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，取向右方向?yàn)檎�方向，根�?jù)系統(tǒng)的動(dòng)量守恒可得，
mv₀=（M+m）v_共，
即20×5=（20+80）v_共，
解得：v_共=1m/s，即物體相對(duì)小車(chē)靜止時(shí)，小車(chē)速度大小為1m/s．
（2）根據(jù)系統(tǒng)的能量守恒可得，
產(chǎn)生的熱量 Q=

1

2

mv₀²-

1

2

（m+M）v_共²=[

1

2

×20×5²-

1

2

×（20+80）×1²]J=200J．
（3）對(duì)小車(chē)，由動(dòng)能定理可得，
W=fS=

1

2

Mv_共²，
即160S=

1

2

×80×1²J=40J，
所以S=0.25m，
答：（1）物體相對(duì)小車(chē)靜止時(shí)，小車(chē)的速度大小是1m/s；（2）整個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量是200J；（3）小車(chē)在地面上滑行的距離是0.25m．