Question

【題目】在賽車場上，安全起見，車道外圍都固定上廢舊輪胎作為圍欄，當(dāng)車碰撞圍欄時(shí)起緩沖器作用，如圖甲所示。在一次模擬實(shí)驗(yàn)中用彈簧來代替廢舊輪胎，實(shí)驗(yàn)情景如圖乙所示，水平放置的輕彈簧左側(cè)固定于墻上，處于自然狀態(tài)，開始時(shí)賽車在A處且處于靜止?fàn)顟B(tài)，距彈簧自由端的距離為。當(dāng)賽車啟動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生水平向左的恒為F=24N的牽引力使賽車向左勻加速前進(jìn)，當(dāng)賽車接觸彈簧的瞬間立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，賽車?yán)^續(xù)壓縮彈簧，最后被彈回到B處停下。已知賽車的質(zhì)量為m=2kg，A、B之間的距離為L2=3m，賽車被彈回的過程中離開彈簧時(shí)的速度大小為v=4m/s，方向水平向右。g取10m/s2。

(1)賽車和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；

(2)彈簧被壓縮的最大距離是多少？試從加速度和速度變化的角度分析賽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；

(3)試分析賽車速度過大時(shí)，存在什么安全隱患。

Answer 1

【答案】(1) 0.2；(2)見解析；(3) 見解析。

【解析】

(1) 從賽車離開彈簧到B點(diǎn)靜止，由動(dòng)能定理得：

解得

μ=0.2

(2) 設(shè)彈簧被壓縮的最大距離為L，從賽車加速到離開彈簧，由動(dòng)能定理得：

解得：

L=0.5m

關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，壓縮彈簧到最大距離過程中，彈力與摩擦力方向相同，賽車減速，且加速度逐漸增大，做加速度增大的減速，當(dāng)賽車被向右彈回，到達(dá)彈力與摩擦力相等之前，賽車加速度逐漸減小，速度增大，在彈力與摩擦力相等到脫離彈簧，賽車加速度增大，速度減小，脫離彈簧后，賽車勻減速到零。

(3)賽車速度過大，初速度過大，可能會(huì)沖出跑道，造成危險(xiǎn)。