Question

如圖所示，質(zhì)量為m_A=2kg的平板車A靜止在水平地面上，車長d =5m。物塊B靜止在平板車左端，在物塊B正前方某處。有一小球C，球C通過長l = 0.32m的細(xì)繩與固定點(diǎn)O相連，球C恰好與物塊B等高，且C始終不與平板車A接觸。在t = 0時刻，平板車A突然獲得水平初速度v₀開始向左運(yùn)動，后來某一時刻物塊B與球C發(fā)生彈性碰撞，碰后球C恰好能繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動。若B、C可視為質(zhì)點(diǎn)，m_B=m_C= 1kg，物塊B與平板車A、平板車A與地面之間的動摩擦因數(shù)均為µ=0.2，g取10m/s²，求：
（1）B、C碰撞瞬間，細(xì)繩拉力的大��？
（2）B、C碰撞前瞬間物塊B的速度大小。
（3）若B、C碰撞時，物塊B在平板車的中間位置，且t₀=1.5s時平板車A的速度變?yōu)関₁ =5m/s，則
物塊B是在加速階段還是減速階段與球C相碰撞？小車的初速度v₀多大？

Answer 1

（1）60N（2）4m/s；（3）減速階段與球C相碰；9m/s；

試題分析：（1）當(dāng)球C在最高點(diǎn)處時。由牛頓第二定律，得 
碰后球C從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過程中：
   
當(dāng)球C在最低點(diǎn)處：  
解得：F＝60N    
（2）物塊B與球C碰撞前速度為，碰撞后速度為，則
   
   
解得： 
（3）剛開始時，平板車的加速度大小，物塊B的加速度大小，
對平板車，由牛頓第二定律， 得
對物塊B，        
假設(shè)B在加速階段與C相碰，加速時間，則

,且 
故平板車A的初速度   
時平板車速度        
由于 所以物塊B只能在與平板車相對靜止共同減速階段與球C相碰。
物塊B與平板車相對靜止共同減速時加速度大小，由牛頓第二定律，得
    
設(shè)物塊B與平板車速度相對滑動時間，則
      
        
聯(lián)立式子，解得：