如图所示,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的平板车,车的上表面是一段长L=1.0m的粗糙水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25m的14光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在O′点相

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的平板车,车的上表面是一段长L=1.0m的粗糙水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25m的
1
4
光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在O′点相切.车右端固定一个尺寸可以忽略、处于锁定状态的压缩弹簧,一质量m=1.0kg的小物块紧靠弹簧放置,小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5.整个装置处于静止状态.现将弹簧解除锁定,小物块被弹出,恰能到达圆弧轨道的最高点A.取g=10m/s2.求:
(1)解除锁定前弹簧的弹性势能;
(2)小物块第二次经过O′点时的速度大小;
(3)小物块与车最终相对静止时距O′点的距离.
魔方格

◎ 答案

(1)平板车和小物块组成的系统,水平方向动量守恒,解除锁定前,总动量为零,故小物块到达圆弧最高点A时,二者的共同速度v=0
设弹簧解除锁定前的弹性势能为Ep,上述过程中系统能量守恒,则有 
   Ep=mgR+μmgL
代入数据解得 Ep=7.5J
(2)设小物块第二次经过O'时的速度大小为vm,此时平板车的速度大小为vM,研究小物块在平板车圆弧面上的下滑过程,由系统动量守恒和机械能守恒有
  0=mvm-MvM
mgR=
1
2
mvm2+
1
2
MvM2

代入数据解得 vm=2.0m/s
(3)最终平板车和小物块相对静止时,二者的共同速度为0.
设小物块相对平板车滑动的路程为S,对系统由能量守恒有 
   Ep=μmgS
代入数据解得S=1.5m
则距O'点的距离x=S-L=0.5m
答:
(1)解除锁定前弹簧的弹性势能是7.5J;
(2)小物块第二次经过O′点时的速度大小是2m/s;
(3)小物块与车最终相对静止时距O′点的距离是0.5m.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的平板车,车的上表面是一段长L=1.0m的粗糙水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25m的14光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在O′点相…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】,【机械能守恒定律】,【动量守恒定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐