如图所示,质量m=0.5kg的金属盒AB,放在水平桌面上,它与桌面间的动摩擦因数μ=0.125,在盒内右端B放置质量也为m=0.5kg的长方体物块,物块与盒左侧内壁距离为L=0.5m,物块

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 能量守恒的探究/2022-11-11 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,质量m=0.5kg的金属盒AB,放在水平桌面上,它与桌面间的动摩擦因数μ=0.125,在盒内右端B放置质量也为m=0.5kg的长方体物块,物块与盒左侧内壁距离为L=0.5m,物块与盒之间无摩擦.若在A端给盒以水平向右的冲量1.5N·s,设盒在运动中与物块碰撞时间极短,碰撞时没有机械能损失,(g=10m/s2)求:

(1)盒第一次与物块碰撞后各自的速度;
(2)物块与盒的左侧内壁碰撞的次数;
(3)盒运动的时间.

◎ 答案

(1)="2.55" m/s (2)3次  (3)1.2 s

◎ 解析

⑴盒子的初速度为            3 m/s     (1分)
设盒子与物块碰撞前的瞬时速度分别为υ1、υ2,根据牛顿第二定 
律,盒子的加速度为
=2μg="2.5" m/s    (1分)
根据
盒子的碰前速度为         ="2.55" m/s  (1分)
因物块与盒子之间无摩擦,所以碰前物块速度为v2="0   " (1分)
设碰撞后盒子与物块的瞬时速度分别为,由于碰撞时没有机械能损失,由动量守恒和机械能守恒得
        ①     (2分)
    ② (2分)
由①②解得   ="2.55" m/s  (2分)
即碰撞后交换速度(另一组解为,表示碰撞前的状态,舍去)
⑵设盒子在地面上运动的距离为S,盒子的初速度为υ0,由于碰撞没有能量损失,所有盒子与地面摩擦损失的机械能等于系统损失的总机械能,即有
     (2分)
解得          (1分)
盒子每前进一个L,物块都要与盒子的左侧内壁碰撞一次,由于,所以物块与盒子的左侧内壁共碰撞3次。(2分)
⑶整个过程中,对盒子应用动量定理得      (2分)
解得       s=1.2 s    (1分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,质量m=0.5kg的金属盒AB,放在水平桌面上,它与桌面间的动摩擦因数μ=0.125,在盒内右端B放置质量也为m=0.5kg的长方体物块,物块与盒左侧内壁距离为L=0.5m,物块…”主要考查了你对  【能量守恒的探究】  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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