题目内容
如图所示,质量M=4kg的滑板B静止放在光滑水平面上,滑板右端固定一根轻质弹簧,弹簧的自由端C到滑板左端的距离L=0.5m,可视为质点的小木块A质量m=1kg,原来静止于滑板的左端,滑板与木块A之间的动摩擦因数μ=0.2.当滑板B受水平向左恒力F=14N作用时间t后,撤去F,这时木块A恰好到达弹簧自由端C处,此后运动过程中弹簧的最大压缩量为s=5cm.g取10m/s2.
求:(1)水平恒力F的作用时间t;
(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能;
(3)当小木块A脱离弹簧且系统达到稳定后,整个运动过程中系统所产生的热量.
(1)木块A和滑板B均向左做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可得:
① (1分)
② (1分)
根据题意有:
即: ③ (2分)
将数据代入①②③联立解得:t=1(s)(1分)
(2)1s末木块A和滑板B的速度分别为:
vA=aAt ④(1分)
vB=aBt ⑤(1分)
当木块A和滑板B的速度相同时,弹簧压缩量最大,具有最大弹性势能.
根据动量守恒定律有: ⑥(2分)
由能的转化与守恒得: ⑦ (2分)
代入数据求得最大弹性是能(1分)
(3)二者同速之后,设木块相对木板向左运动离开弹簧后系统又能达到共同速度v/,相对木板向左滑动距离为s,有: ⑧(2分)
由⑧式解得:
由能的转化与守恒定得可得:E=μmgs⑨(1分)
由⑨式解得:s=0.15(m)
由于且,故假设成立 (1分)
整个过程系统产生的热量为:⑩(1分)
由⑩式解得:Q=1.4(J) (1分)
练习册系列答案
相关题目