题目内容

【题目】如图所示,水平光滑地面上停放着一辆质量为M的小车,小车左端靠在竖直墙壁上,其左侧半径为R的四分之一圆弧轨道AB是光滑的,轨道最低点B与水平轨道BC相切,BC=2R,整个轨道处于同一竖直面内,将质量为m的物块(可视为质点,其中M=2m)从A点无初速释放,物块与小车上表面之间的动摩擦因数为0.5,试分析物块能否从BC上掉下,如果掉下请说明理由,如果不能掉下,求出物块相对BC运动的位移大小.

【答案】不能从BC上滑下来,滑块相对于BC运动的距离大小为

【解析】根据动能定理可以知道,小车滑至B点时的速度,:


滑块在B点的速度
滑块滑至B点后在小车上继续滑动时,小车和滑块组成的系统满足动量守恒,故两者最终共同的速度满足:


共同速度

在此过程中系统内减少的机械能转化为内能,由功能关系知:

解得 ,不能掉下

综上所述本题答案是:物块不能从长木板上掉下来,物块相对BC运动的位移为

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