题目内容

【题目】如图所示,质量为M的平板车Ph,质量为m的小物块Q的大小不计,位于平板车的左端,系统原来静止在光滑水平地面上。一不可伸长的轻质细绳长为R,一端悬于Q正上方高为R处,另一端系一质量也为m的小球(大小不计)。今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角,由静止释放,小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短,且无能量损失。已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍,QP之间的动摩擦因数为μM4m,重力加速度为g。求:

(1)求小球刚到达最低点的速度大小和碰撞后小物块Q的速度vQ大小;

(2)小物块Q在平板车上运动的时间t

(3)平板车P的长度L

【答案】(1) vQ(2)(3)L

【解析】

(1)小球由静止摆到最低点的过程中,根据机械能守恒

解得

小球与物块Q相撞时,动量守恒,机械能守恒,则有

mv0mv1mvQ

解得

v10

(2)碰后,小球静止下来,Q在平板车上滑行的过程中系统的动量守恒,则有

mvQMvm(2v)

解得

物块Q在板上滑行过程中,由动量定理可得

解得,小物块Q在长木板P上运动时间为

(3)设平板车长L,由能的转化和守恒定律知

解得平板车P的长度为

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