题目内容

(20分)如下图所示,光滑水平面MN左端挡板处有一弹射装置P,右端N与处于同一高度的水平传送带之间的距离可忽略,传送带水平部分NQ的长度L=8m,皮带轮逆时针转动带动传送带以v = 2m/s的速度匀速转动。MN上放置两个质量都为m =" 1" kg的小物块A、B,它们与传送带间的动摩擦因数μ = 0.4。开始时A、B静止,A、B间压缩一轻质弹簧,其弹性势能Ep =" 16" J。现解除锁定,弹开A、B,并迅速移走弹簧。取g=10m/s2

(1)求物块B被弹开时速度的大小;
(2)求物块B在传送带上向右滑行的最远距离及返回水平面MN时的速度vB′;
(3)A与P相碰后静止。当物块B返回水平面MN后,A被P弹出,A、B相碰后粘接在一起向右滑动,要使A、B连接体恰好能到达Q端,求P对A做的功。
(1)(2)(3)

试题分析:(1)(6分)解除锁定弹开AB过程中,系统机械能守恒: ……2分
设向右为正方向,由动量守恒     ……2分
解得  ①……2分
(2)(6分)B滑上传送带做匀减速运动,当速度减为零时,滑动的距离最远。
由动能定理得     ……2分
解得   ……1分   ②
物块B在传送带上速度减为零后,受传送带给它的摩擦力,向左加速,若一直加速,则受力和位移相同时,物块B滑回水平面MN时的速度 ,高于传送带速度,说明B滑回过程先加速到与传送带共速,后以的速度做匀速直线运动。……1分
物块B滑回水平面MN的速度……2分        ③ 
(3)(8分)弹射装置将A弹出后与B碰撞,设碰撞前A的速度为,碰撞后A、B共同的速度为V,根据动量守恒定律,     ……2分    ④
A、B恰好滑出平台Q端,由能量关系有 ……2分⑤
设弹射装置对A做功为       ……2分 ⑥
由④⑤⑥ 解得                  ……2分    
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