如图所示,光滑水平面MN的左端M处有一弹射装置P(P为左端固定,处于压缩状态且锁定的轻质弹簧,当A与P碰撞时P立即解除锁定),右端N处与水平传送带恰平齐且很靠近,传送带沿逆
◎ 题目
如图所示,光滑水平面MN的左端M处有一弹射装置P(P为左端固定,处于压缩状态且锁定的轻质弹簧,当A与P碰撞时P立即解除锁定),右端N处与水平传送带恰平齐且很靠近,传送带沿逆时针方向以恒定速率υ =" 5m/s" 匀速转动,水平部分长度L = 4m。放在水平面上的两相同小物块A、B(均视为质点)间有一被压缩的轻质弹簧,弹性势能Ep = 4J,弹簧与A相连接,与B不连接,A、B与传送带间的动摩擦因数μ = 0.2,物块质量mA = mB = 1kg。现将A、B由静止开始释放,弹簧弹开,在B离开弹簧时,A未与P碰撞,B未滑上传送带。取g = 10m/s2。求: (1)B滑上传送带后,向右运动的最远处与N点间的距离sm; (2)B从滑上传送带到返回到N端的时间t和这一过程中B与传送带间因摩擦而产生的热 能Q; (3)B回到水平面后压缩被弹射装置P弹回的A上的弹簧,B与弹簧分离然后再滑上传 送带。则P锁定时具有的弹性势能E满足什么条件,才能使B与弹簧分离后不再与弹簧相碰。 |
◎ 答案
(1)弹簧弹开的过程中,系统机械能守恒 Ep = mAυA2 + mBυB2 (1分) 由动量守恒有 mAυA- mBυB =" 0 " (1分) 联立以上两式解得 υA =" 2m/s " υB =" 2m/s " (1分) B滑上传送带做匀减速运动,当速度减为零时,向右运动的距离最大。 由动能定理得 - μmBgsm = 0- mBυB2 (1分) 解得 sm = =" 1m " (1分) (2)物块B先向右做匀减速运动,直到速度减小到零,然后反方向做匀加速运动, 回到皮带左端时速度大小仍为υB = 2m/s (1分) 由动量定理 - μmBgt =" -" mBυB - mBυB (1分) 解得 t = =" 2s " (1分) B向右匀减速运动因摩擦而产生的热能为 Q1 = μmBg(υ·+ sm) (1分) B向左匀加速运动因摩擦而产生的热能为 Q2 = μmBg(υ·- sm) (1分) Q = Q1 + Q2 = μmBgυt = 20J (1分) (3)设弹射装置P将A弹开时的速度为υA′,则 E = mAυA′2- mAυA2 (2分) B离开弹簧时,AB速度互换,B的速度 υB′ = υA′ (2分) B与弹簧分离后不再与弹簧相碰,则B滑出平台Q端,由能量关系有 mBυB′2 > μmBgL (2分) 以上三式解得 E > μmAgL- mAυA2 (2分) 代入数据解得 E> 6J (1分) |
◎ 解析
略 |
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,光滑水平面MN的左端M处有一弹射装置P(P为左端固定,处于压缩状态且锁定的轻质弹簧,当A与P碰撞时P立即解除锁定),右端N处与水平传送带恰平齐且很靠近,传送带沿逆…”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。- 最新内容
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