题目内容

【题目】如图所示,滑块和滑板静止在足够大的水平面上,滑块位于滑板的最右端,滑板质量为M=0.6kg,长为L1=0.6m,滑块质量为m=0.2kg,质量也为m=0.2kg的小球用细绳悬挂在O点,绳长L2=0.8m,静止时小球和滑板左端恰好接触。现把小球向左拉到与悬点等高处无初速释放,小球到达最低点时与木板发生弹性碰撞。空气阻力忽略不计,已知滑块与滑板之间的动摩擦因数为,滑板与水平面之间的动摩擦因数,滑块和小球均可看成质点,重力加速度g10m/s2。求:

1)小球刚摆到最低点时与木板发生碰撞前绳的拉力大小;

2)滑块能否从滑板上掉下?试通过计算说明理由;

3)滑块和滑板之间由于相对滑动所产生的热量。

【答案】16N;(2)没有掉下来,理由见解析;(3J

【解析】

1)小球下摆过程中,由动能定理:

小球摆到最低点时,则有:

解得T=6N

2)对小球和滑板碰撞前后,小球和滑板系统动量守恒,则有:

根据能量守恒,则有:

解得:m/sm/s

碰后滑块向右加速,滑板向右减速

对滑块,根据牛顿第二定律有:

解得:m/s2

对滑板,根据牛顿第二定律有:

解得: m/s2

假设没有掉下来,经过时间t共速度,则有:

根据:

解得:m/s

滑块位移为:

解得:m

滑板位移为:

解得:m

相对位移

此时没有掉下来。

3)但由于,共速后滑块和滑板之间会继续相对运动,此时滑块相对于滑板向右运动,

对滑块,根据牛顿第二定律有:

解得:m/s2

对滑板,根据牛顿第二定律有:

解得:m/s2

滑块位移为:

解得:m

滑板位移为:

解得:m

相对位移

不会掉下来

则滑块和滑板之间由于相对滑动所产生的热量:

解得:J

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