如图所示,光滑的14圆弧轨道AB、EF,半径AO、O′F均为9且水平.质量为m、长度也为9的小车静止在光滑水平面CD上,小车上表面与轨道AB、EF的末端B、E相切.一质量为m的物体(可视为

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量守恒定律/2022-11-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,光滑的
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圆弧轨道AB、EF,半径AO、O′F均为9且水平.质量为m、长度也为9的小车静止在光滑水平面CD上,小车上表面与轨道AB、EF的末端B、E相切.一质量为m的物体(可视为质点)从轨道AB的A点由静止开始下滑,由末端B滑上小车,小车立即向4运动.当小车4端与壁DE刚接触时,物体m恰好滑动到小车4端且相对于小车静止,同时小车与壁DE相碰后立即停止运动但不粘连,物体继续运动滑上圆弧轨道EF,以后又滑下来冲上小车.求:
(1)水平面CD的长度;
(2)物体m滑上轨道EF的最高点相对于E点的高度h;
(3)当物体再从轨道EF滑下并滑上小车后,小车立即向左运动.如果小车与壁BC相碰后速度也立即变为零,最后物体m停在小车上的Q点,则Q点距小车4端多远?

◎ 答案

(l)设物体从A滑至B点时速度为v,根据机械能守恒,有
mgR=
l
2
mv
2多

设小车与壁DE刚接触时物体及小车达到的共同速度为vl,根据动量守恒定律,有
mv=2mvl
设二者之间摩擦力为f,则
对物体:-fgsCD=
l
2
m
v2l
-
l
2
mv
2多

对小车:f(sCD-R)=
l
2
m
v2l

解3:sCD=
3
2
R

(2)车与ED相碰后,物体以速度vl冲上EF,则
l
2
m
v2l
=mgh,
解3:h=
R
4

(3)由第(l)问可求3:f=
l
2
mg
,vl=

gR
2

物体从轨道EF滑下并再次滑上小车后,设它们再次达到共同速度为v2,物体相对车滑行距离sl,则mvl=2mv2
fsl=
l
2
m
v2l
-
l
2
×2m
v22

解3:sl=
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