题目内容
【题目】如图所示,固定的光滑平台上静止着两个滑块A、B,mA=0.lkg,mB=0.2kg,两滑块间夹有少量炸药,平台右侧有一带挡板的小车,静止在光滑的水平地面上。小车质量为M=0.3kg,车面与平台的台面等高,小车的上表面的右侧固定一根轻弹簧,弹簧的自由端在Q 点,小车的上表面左端点P与Q点之间是粗糙的,P、Q间距L=0.75m,滑块B与PQ之间表面的动摩擦因数为=0.2, Q点右侧表面是光滑的。点燃炸药后,A、B分离瞬间A滑块获得向左的速度vA=6m/s,而滑块B则冲向小车。两滑块都可以看作质点,炸药的质量忽略不计,爆炸的时间极短,爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上,且g=l0m/s2。求:
(1)滑块B滑上小车后的运动过程中弹簧的最大弹性势能;
(2)滑块B运动到何处小车速度最大? 并求出小车运动过程中的最大速度。
【答案】(1)EP=0.24J (2)滑块B压缩弹簧后返回Q点时小车速度最大 小车最大速度为2m/s
【解析】
(1)炸药爆炸过程系统动量守恒,应用动量守恒定律求出爆炸后B的速度,弹簧压缩到最短过程弹性势能最大,应用动量守恒定律与能量守恒定律分析答题.
(2)滑块B返回Q点时小车速度最大,对B与小车组成的系统,应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出小车的最大速度.
(1)爆炸过程系统动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得:mAvA-mBvB=0,
解得:vB=3m/s,
弹簧压缩到最短时弹簧的弹性势能最大,B与小车组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mBvB=(M+mB)v,
由能量守恒定律得:mBvB2=(M+mB)v2+μmBgL+EP,
解得:EP=0.24J;
(2)滑块B压缩弹簧后返回Q点时小车的速度最大,系统动量守恒,
以向右为正方向由动量守恒定律得:mBvB=mBv1+Mv2,
由能量守恒定律得:mBvB2=mBv12+Mv22+μmBgL,
解得:v1=0,v2=2m/s,(v1=2.4m/s,v2=0.4m/s B的速度大于车的速度,不符合实际,舍去);