如图所示,质量M为4kg的平板小车静止在光滑的水平面上,小车左端放一质量为lkg的木块,车的右端固定一个轻质弹簧.现给木块一个水平向右的10N·s的瞬间冲量,木块便沿车向右滑

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 功能关系/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,质量M为4kg的平板小车静止在光滑的水平面上,小车左端放一质量为lkg的木块,车的右端固定一个轻质弹簧.现给木块一个水平向右的10N·s的瞬间冲量,木块便沿车向右滑行,在与弹簧相碰后又沿原路返回,并恰好能达到小车的左端,求:

(1)弹簧被压缩到最短时平板车的速度v
(2)木块返回小车左端时的动能Ek
(3)弹簧获得的最大弹性势能Epm

◎ 答案

(1)2m/s;(2)2J;(3)20J

◎ 解析

(1)由题意水平地面光滑,可知小车和木块组成的系统在水平方向动量守恒,当弹簧被压缩到最短时,二者速度相等,设木块获得的初速度为v0,由动量定理得
l=mv0                                                                                                
运动过程中水平方向动量守恒,则mv0=(Mm)v                  
由①②解得v=2m/s
则弹簧被压缩到最短时平板车的速度为2m/s,方向与木块初速度方向相同.
(2)当木块返回到小车左端时,二者速度也相同,设其共同速度为v1,由系统动量守恒可得mv0=(Mm)v1
解得v1=2m/s
故小块此时的动能
(3)设弹簧获得的最大弹性势能为Epm,木块和小车间的摩擦因数为μ,小车长为L.对整个运动过程分析可知,从开始到弹簧压缩到最短时,木块和小车的速度相等.
则有
整个过程中,对系统应用动能定理得:
解得=20J.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,质量M为4kg的平板小车静止在光滑的水平面上,小车左端放一质量为lkg的木块,车的右端固定一个轻质弹簧.现给木块一个水平向右的10N·s的瞬间冲量,木块便沿车向右滑…”主要考查了你对  【功能关系】  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。

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