Question

【題目】避險(xiǎn)車道是避免惡性交通事故的重要設(shè)施，由制動(dòng)坡床和防撞設(shè)施等組成，如圖豎直平面內(nèi)，制動(dòng)坡床視為水平面夾角為 的斜面。一輛長(zhǎng)12 m的載有貨物的貨車因剎車失靈從干道駛?cè)胫苿?dòng)坡床，當(dāng)車速為23 m/s時(shí)，車尾位于制動(dòng)坡床的低端，貨物開始在車廂內(nèi)向車頭滑動(dòng)，當(dāng)貨物在車廂內(nèi)滑動(dòng)了4 m時(shí)，車頭距制動(dòng)坡床頂端38 m，再過一段時(shí)間，貨車停止。已知貨車質(zhì)量是貨物質(zhì)量的4倍，貨物與車廂間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0．4；貨車在制動(dòng)坡床上運(yùn)動(dòng)收到的坡床阻力大小為貨車和貨物總重的0．44倍。貨物與貨車分別視為小滑塊和平板，取 。求：

（1）貨物在車廂內(nèi)滑動(dòng)時(shí)加速度的大小和方向；
（2）制動(dòng)坡床的長(zhǎng)度。

Answer 1

【答案】
（1）

解：設(shè)貨物的質(zhì)量為m，貨物在車廂內(nèi)滑動(dòng)過程中，貨物與車廂的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0．4，受摩擦力大小為f，加速度大小為a1，則

①

②

聯(lián)立①②并代入數(shù)據(jù)得

a1=5 m/s③

a1的方向沿制動(dòng)坡床向下

答：貨物在車廂內(nèi)滑動(dòng)時(shí)加速度的大小和方向分別為5m/s2，方向沿斜面向下。

（2）

解：設(shè)貨車的質(zhì)量為M，車尾位于制動(dòng)坡床底端時(shí)的車速為v=23 m/s。貨車在車廂內(nèi)開始滑動(dòng)到車頭距制動(dòng)坡床頂端s0=38m的過程中，用時(shí)為t，貨物相對(duì)制動(dòng)坡床的運(yùn)動(dòng)距離為s1，在車廂內(nèi)滑動(dòng)的距離s=4m，貨車的加速度大小為a2，貨車相對(duì)制動(dòng)坡床的運(yùn)動(dòng)距離為s2。貨車受到制動(dòng)坡床的阻力大小為F，F(xiàn)是貨車和貨物總重的k倍，k=0．44，貨車長(zhǎng)度l0=12m，

制動(dòng)坡床的長(zhǎng)度為l，則

④

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

聯(lián)立①②③-⑨并代入數(shù)據(jù)得

⑩

【解析】（1）貨物相對(duì)車向前運(yùn)動(dòng)，貨物所受摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相反，對(duì)貨物受力分析，再由牛頓第二定律列式求解．（2）根據(jù)牛頓第二定律分別求出貨物和貨車的加速度，利用相對(duì)位移列方程求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而可知貨車在這段時(shí)間的位移．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度、位移、時(shí)間的關(guān)系的相關(guān)知識(shí)，掌握速度公式：V=V0+at；位移公式：s=v0t+1/2at2；速度位移公式：vt2-v02=2as；以上各式均為矢量式，應(yīng)用時(shí)應(yīng)規(guī)定正方向，然后把矢量化為代數(shù)量求解，通常選初速度方向?yàn)檎�方向，凡是跟正方向一致的取�?”值，跟正方向相反的取“-”值．