如图所示,质量为M=1kg的平板小车上放置着ml=3kg,m2=2kg的物块,两物块与小车间的动摩擦因数为μ=0.5。两物块间夹有一压缩轻质弹簧,物块间有张紧的轻绳相连。小车右端有与

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,质量为M=1kg的平板小车上放置ml=3kg,m2=2kg的物块,两物块与小车间的动摩擦因数为μ=0.5。两物块间夹有一压缩轻质弹簧,物块间有张紧的轻绳相连。小车右端有与m2相连的锁定开关,现已锁定。水平地面光滑,物块均可视为质点。现将轻绳烧断,若己知m1相对小车滑过0.6m时从车上脱落,此时小车以速度v0=2m/s向右运动,当小车第一次与墙壁碰撞瞬间锁定开关打开。设小车与墙壁碰撞前后速度大小不变,碰撞时间极短,小车足够长。(g="10" m/s2)求:

(1)最初弹簧的弹性势能
(2)m2相对平板小车滑行的总位移
(3)小车第一次碰撞墙壁后非匀速运动所经历的总时间。

◎ 答案

(1)Ep="21J        "
(2)s2="0.6m         "
(3)t="0.4s       "

◎ 解析

(1)因小车与m2先处于锁定状态,故可视小车与m2为整体。当小车与m2
的速度为v0时,物块m1m2与小车M组成的系统动量守恒,设此时物块m1的速度为
v1,由动量守恒定律可得:m1v1=(m2+M)v0       (3分)
代入数据有:v1="2m/s"
由能量守恒可知,弹簧最初的弹性势能:      
 (3分)
代入数据解得:Ep="21J          " (2分)
(2)因为小车第一次碰撞瞬间打开了锁定开关,且碰撞后小车的动量:PM=Mv0,方向
向左。物块m2的动量:Pm2=m2v0,方向向右,由于m2>M,故小车与m2组成的系统总动
量向右,所以经多次碰撞后,物块m2与小车都应停在墙壁处。(2分)
由能量守恒可知:         (2分)
代入数据可得:s2="0.6m           " (2分)
(3)当小车与物块m2之间有摩擦力作用时,小车作非匀速运动。
对物块m2,由动量定理可得:μm2gt=m2v0         (2分)
所以小车非匀速运动阶段所经历的总时间:t="0.4s        " (2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,质量为M=1kg的平板小车上放置着ml=3kg,m2=2kg的物块,两物块与小车间的动摩擦因数为μ=0.5。两物块间夹有一压缩轻质弹簧,物块间有张紧的轻绳相连。小车右端有与…”主要考查了你对  【动量守恒定律】  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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