题目内容

8.如图所示,一质量为m=1.5kg的滑块从倾角为θ=37°的斜面上自静止开始滑下,斜面末端水平(水平部分光滑,且与斜面平滑连接,滑块滑过斜面末端时无能量损失),滑块离开斜面后水平滑上与平台等高的小车.已知斜面长s=10m,小车质量为M=3.5kg,滑块与斜面及小车表面的动摩擦因数μ=0.35,小车与地面光滑且足够长,取g=10m/s2.求:
(1)滑块滑到斜面末端时的速度.
(2)当滑块与小车相对静止时,滑块在车上滑行的距离.

分析 (1)根据牛顿第二定律及匀变速直线运动的规律即可求出到达斜面末端的速度;
(2)根据动量守恒定律求出m和M的共同速度,根据功能关系求出滑块在车上滑行的距离.

解答 解:(1)设滑块在斜面上的滑行加速度a,
由牛顿第二定律,有 mg(sinθ-μcosθ)=ma
代入数据得:a=3.2m/s2
又:s=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$
解得 t=2.5s    
到达斜面末端的速度大小  v0=at=8 m/s
(2)小车与滑块达到共同速度时小车开始匀速运动,该过程中小车与滑块组成的系统在水平方向的动量守恒,则:
mv0=(m+M)v
代入数据得:v=2.4m/s
滑块在小车上运动的过程中,系统减小的机械能转化为内能,得:
$μmgL=\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}-\frac{1}{2}(m+M){v}^{2}$
代入数据得:L=6.4m
答:(1)滑块滑到斜面末端时的速度是8m/s.
(2)当滑块与小车相对静止时,滑块在车上滑行的距离是6.4m.

点评 此题考查动量守恒定律及功能关系的应用,属于多过程问题,需要分阶段求解,中档题.

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