题目内容

【题目】如图所示,光滑水平面上有一质量为M=1kg的长木板,木板左端表面水平且长为L=2m,右端连有光滑的1/4圆弧槽.现有一个的质量为m=0.5kg可视为质点的物块以速度v0=3m/s水平滑上长木板,m与长木板水平部分间的动摩擦因数为μ=0.1,物块滑过水平部分后能冲上圆弧面而又不能离开圆弧面.求

(1)物块在圆弧面上能上升的最大高度;

(2)为使物块最终能滑出木板,v0应满足的条件.

【答案】(1) 0.1m (2) 1m

【解析】(1)物块滑上长木板后,与木板相互作用,水平方向不受外力,动量守恒,物块上升到最大高度时,二者具有相同的速度.系统损失的动能转化为热量和物块的重力势能,由动量守恒定律得: ,解得:

由系统动能的变化量:,物块与木板摩擦产生的热量取决于它们的相对位移:,由能量守恒得:

解得:

(2)考虑临界情况,认为物块恰好相对木板静止在木板的最左端,它们的相对路程为,此时共同速度为,由整个过程动量守恒得:,系统动能的变化量:,减小的动能转化为内能:,解得:

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