（2013•南宁三模）如图甲所示，质量为M=3.0kg的平板小车C净止在光滑的水平面上，在t=0时，两个质量均为1.0k

来源：学生作业帮编辑：作业帮分类：物理作业时间：2024/06/02 19:54:39

（2013•南宁三模）如图甲所示，质量为M=3.0kg的平板小车C净止在光滑的水平面上，在t=0时，两个质量均为1.0kg的小物体A和B同时从左右两端水平冲上小车，l.0s内它们的v-t图象如图乙所示，g取l0m/s²．
（1）试分析小车在l.0s内所做的运动，并说明理由？
（2）要使A、B在整个运动过程中不会相碰，车的长度至少为多少？
（3）假设A、B两物体在运动过程中不会相碰，试在图乙中画出A、B在t=1.0s～3.0s时间内的v-t图象．

（1）由v-t图可知，在第1s内，A、B的加速度大小相等，均为：a=2m/s²．
根据牛顿第二定律得：物体A、B所受的摩擦力均为 f=ma=1×2N=2N，方向相反．
根据牛顿第三定律，车C受到A、B的摩擦力大小相等，方向相反，合力为零，故小车保持静止状态．
（2）以三个物体组成的系统为研究对象，取向右为正方向，设系统最终的速度为v，
由系统动量守恒得：mv_A+mv_B=（2m+M）v
代入数据，解得：v=
m(vA+vB)
2m+M=
1×(4−2)
2×1+3=0.4m/s，方向向右．
由系统能量守恒得：f（s_A+s_B）=
1
2m
v2A+
1
2m
v2B-
1
2(2m+M)v2
解得A、B的相对位移，即车的最小长度：s=s_A+s_B=4.8m．
（3）1s后A继续向右减速滑行，小车与B一起向右加速运动，最终达到共同速度v．
在该过程中，对A，运用动量定理得：-f△t=mv-mv_A；
由图知 v_A=2m/s
解得：△t=
m(vA−v)
f=
1×(0.4−2)
2=0.8s．
即系统在t=1.8s时达到共同速度，此后一起做匀速运动．
在t=1.0s～3.0s时间内的v-t图象如图所示．
答：（1）小车在l.0s内保持静止状态．
（2）要使A、B在整个运动过程中不会相碰，车的长度至少为4.8m．
（3）A、B在t=1.0s～3.0s时间内的v-t图象如图．