如图所示,在光滑的水平面上停放着一辆平板车,在车上的左端放有一木块B.车左边紧邻一个固定在竖直面内、半径为R的14圆弧形光滑轨道,已知轨道底端的切线水平,且高度与车表
◎ 题目
如图所示,在光滑的水平面上停放着一辆平板车,在车上的左端放有一木块B.车左边紧邻一个固定在竖直面内、半径为R的
(1)木块A、B碰撞后的瞬间两木块共同运动速度的大小. (2)木块A、B在车上滑行的整个过程中,木块和车组成的系统损失的机械能. (3)弹簧在压缩过程中所具有的最大弹性势能. |
◎ 答案
(1)设木块A到达圆弧底端时得速度为v0,对木块A沿圆弧下滑得过程,根据机械能守恒定律,有: mgR=
在A、B碰撞得过程中,两木块组成得系统动量守恒,设碰撞后的共同速度大小为v1,则: mv0=(m+2m)v1, 解得:v1=
(2)A、B在车上滑行的过程中,A、B及车组成的系统动量守恒.A、B滑到车的最左端时与车具有共同的速度,设此时速度大小为v,根据动量守恒定律,有: (m+2m)v1=(m+2m+3m)v, A、B在车上滑行的整个过程中系统损失的机械能为: △E=
(3)设当弹簧被压缩至最短时,木块与车有相同的速度v2,弹簧具有最大的弹性势能E,根据动量守恒定律有: (m+2m)v1=(m+2m+3m)v2, 所以有:v2=v. 设木块与车面摩檫力为f,在车上滑行距离为L,由能量守恒,对于从A、B一起运动到将弹簧压缩至最短的过程有:
对于从弹簧被压缩至最短到木块滑到车的左端的过程有:
解得:E=
答:(1)木块A、B碰撞后的瞬间两木块共同运动速度的大小为
(2)木块A、B在车上滑行的整个过程中,木块和车组成的系统损失的机械能为
(3)弹簧在压缩过程中所具有的最大弹性势能为 |