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一道物理题,高手帮帮忙!

被浏览: 0次 2023年06月21日 23:51
热门回答(2个)
游客1

首先,题目中说“列车运动的阻力与质量成正比”,那么我们不妨设列车所受到的阻力f=kM,其中k为比例常数。

刚开始时,整个列车做匀速直线运动,说明列车的受力是平衡的,也就是牵引力F=f(阻力)

当最后一节列车脱离后,改指穗对于前面的列车,由于质量减少,其所受阻力也变小,此时其所受阻力f'=k(M-m)。由于列车的受牵引力保持不变,那么此时列车受力是不平衡的,合外力F'=F-f'=f-f'=kM-k(M-m)=km,那么此时列车的加速度即为a'=F'/(M-m)=km/核卜(M-m)

对于最后一节车厢,当它从列车上脱离后,所受的合外力只是其所受的阻力f1=km,其加速度为a1=f1/m=k,其加速度方向与速度方向相反,做匀减速运动

设列车的原始速度为v

当前面的列车以加速度a'行驶了L后,根据牛二定律可得此时列车的速度为v'满足下列关系式
v'^2-v^2=2a'L 甲

当列车去除牵引力后,列车开始做匀加速运动,所受合外力即为阻力f'=k(M-m),对应的加速度为a''=f'/(M-m)=k,设当它停下来的时候又前进了L',根据牛二定律有
v'^2=2a''L' 乙

联列甲、乙,可解出L'

对于最后一节车厢,它一直做加速度a1=k的匀加速运动,设其脱离后一共行驶的距离为L1,根据牛二定律,
v^2=2a1L1,解出L1

那么L'-L1就是两车的最终距离!(计算过程就略了)

如果在考试的时候,你按照这种方法做的话,就太吃亏了,因为计算很复杂,过程也很复杂,不划算的。再给你2个比较简便的做法

一。运动叠加方法(变换参照物)
前面的列车所做的运动可以看成两个运动的叠加:一个速度为v的逗袜匀速直线运动+一个变速运动,最后一节车厢的运动也是两个运动的叠加:一个速度为v的匀速直线运动+一个匀减速运动。由于最终所求的是它们之间的距离,故而它们所共同具有的“速度为v的匀速直线运动”可相互抵消,不会影响结果。也就是此时所选取的参照物的是一个速度为v的匀速直线运动的物体。

此时前面的列车的初速度为0,最后一节车厢的初速度也为0

借用前面的受力分析,可以不用引入v,计算会大大简便!

二、用动能定理来做
设原始速度为v
对最后一节车厢,它从脱离到停止的距离,根据动能定理有
F'L1=0.5mv^2,其中F'=km,解得L1=0.5v^2/k
对于前面的车厢,阻力做功的距离为L+L',牵引力做功的距离为L,所以
0.5(M-m)v^2+FL=f'(L+L'),其中F=f=kM,f'=k(M-m),解得L'=(0.5v^2/k)+mL/(M-m)

那么最终的距离ΔL=L+L'-L1=ML/(M-m)

游客2

有点问题
脱节后凯银稿,末节车厢匀减速至静止,列车匀加速,司机发现后开始减速(同样的减速度),当减到原来的速度后将开始做一个与末节车厢一样的减速运动,划过同样的距离,故静止时的距离应该就是加速的路程(就是L)和减速到原速度的那段路程,这样不就大于L了?
如果没分析错的话……搏告
就用这种方法算算
实际上,要求的距离可以这样来算,本来如果司机发现的早,那么显然距离是0,而为什么会多出来一段距离s?就是因为发现时机车做功了,大盯孝小F*L(F是牵引力),这点功要用摩擦力来消耗掉,就是f*s(s是要求的距离,f是脱节后的车头的摩擦力),故f=(M-m)/M*F,代入F*L=f*s得s=[M/(M-m)]*L。
至于为什么是f*s,因为如果不做功s=0,也就是车头停在末节车厢的位置,而现在停在末节车厢前s处,相对于s=0的情况摩擦力多做功s的距离(前后对比一下),这样就不难理解了。~