题目内容

质量为m1=2.0kg的物块随足够长的水平传送带一起匀速运动,传送带速度大小为v带=3.0m/s,方向如图所示,在m1的右侧L=2.5m处将质量为m2=3.0kg的物块,无初速度放上传送带,在m1、m2碰后瞬间m2相对传送带的速度大小为1.0m/s,之后当其中某一物块相对传送带的速度为0时,传送带立即以2.0m/s2的加速度制动,最后停止运动.设两物块与传送带间的动摩擦因数均为0.10,传送带的运动情况不受m1、m2的影响,且m1、m2碰撞时间极短.求:
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(1)物体m2刚开始滑动时的加速度;
(2)碰撞后两物块的速度;
(3)两物块间的最大距离.

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(1)刚开始滑动时,
根据牛顿第二定律得
a=μg=1m/s2 方向向左
(2)设经t1时间m1、m2相碰,有
1
2
a
t21
+L=vt1    
t1=1s    t′1=5s(由上述分析可知,不合题意,舍去) 
碰前m2的速度   v2=at1=1m/s
由题意可知:碰后m2的速度  v′2=2m/s   或  v∥2=4m/s  
分别由动量守恒定律得  m1v带+m2v2=m1v′1+m2 v′2与m1v带+m2v2=m1v∥1+m2 v∥2 …1'
得碰后m1的速度    v′1=1.5m/s   或  v∥1=-1.5m/s      
检验:由于
1
2
m1
v2 
+
1
2
m2
v21
<
1
2
m1
v′21
+
1
2
m2
v′22

故v∥1=-1.5m/s,v∥2=4m/s  这组数据舍去 
∴碰后m1的速度为v′1=1.5m/s向右,m2的速度为v′2=2m/s向右…1'
(3)因碰后两物体均做匀加速运动,加速度都为a=1m/s2,所以m2先达到传送带速度,
设m2达到传送带速度的时间为t2,
有  v带=v′2+at2       t2=1s
此时m1的速度v3=v′1+at2=2.5m/s<v带
故从t2之后m1继续加速,m2和传送带开始减速,
直到m1和传送带达到某个共同速度v4后,
m1所受摩擦力换向,才开始减速运动,
设m1继续加速的时间为t3
则v4=v3+a t3=v带-a带t3 t3=
1
6
s
m1的速度为v4=v3+a t3=
8
3
m/s  
此时m2的速度为v5=v带-a t3=
17
6
m/s,之后m1、m2均做匀减速运动,
因为在整个过程中m2的速度始终大于m1的速度,
所以在m1、m2都静止时两物块位移最大
m2碰后运动的总位移s2=
v2-v′22
2a
-
0-v2
2×(-a)
=7m
m1碰后运动的总位移s1=
v24
-v′
21
2a
-
0
-v24
2×(-a)
=6m  
两物块间最大距离△s=1m.
答:(1)物体m2刚开始滑动时的加速度是1m/s2 方向向左;
(2)碰后m1的速度为v′1=1.5m/s向右,m2的速度为v′2=2m/s向右
(3)两物块间的最大距离是1m.
练习册系列答案
相关题目

 【选做题】请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑.如都作答,则按A、B两小题评分.

A.(选修模块3-3)(12分)

⑴下列说法正确的是(       )

A.在一定条件下,物体的温度可以降到0K;

B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功;

C.任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小;

D.系统对外做功16J,向外放热12J,则系统内能减少4J。

⑵ 对于一定质量的理想气体,下列说法中正确的是(        )

A、保持压强不变,同时升高温度并减小体积;

B、保持温度不变,同时增加体积并减小压强;

C、保持体积不变,同时增加压强并降低温度;

D、保持体积和压强不变,降低温度;

 

⑶某地区强风速为14m/s,空气的密度为1.3kg/m3,若通过截面积为400m2的风能全部用于使风力发电机转动,且风能的20%转化为电能,求该风力发电机的电功率(结果保留两位有效数字)。

 

B.(选修模块3-4)(12分)

(1)下列说法中正确的是(        )

A.两列机械波发生干涉现象,振动加强的点位移总是最大;

B.产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动;

C.如图为一列沿x轴正方向传播的简谐波在t=0时刻的波形图,已知波速为10m/s,则图中x=4m处的P质点振动方程为;

D.狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中总是相同的。

 

(2)已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光(       )

 A.在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大;

 B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较小;

 C.从该玻璃射向空气发生全反射时,红光临界角较大;

 D.用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大。

 

⑶一棱镜的截面为直角三角形ABC,∠A=30o,斜边AB=a。棱镜材料的折射率为n=。在此截面所在的平面内,一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜,求射出点的位置(不考虑光线沿原来路返回的情况)。

 

 

C.(选修模块3-5)(12分)

⑴下列物理实验中,能说明粒子具有波动性的是            

A.通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系,证明了爱因斯坦方程的正确性

B.通过测试多种物质对X射线的散射,发现散射射线中有波长变大的成分

C.通过电子双缝实验,发现电子的干涉现象

D.利用晶体做电子束衍射实验,证实了电子的波动性

⑵氢原子的能级如图所示.有一群处于n=4能级的氢原子,

这群氢原子能发出       种谱线,发出的光子照射某金

属能产生光电效应现象,则该金属的逸出功应小于

     eV.

⑶近年来,国际热核聚变实验堆计划取得了重大进展,它

利用的核反应方程是→.若和

迎面碰撞,初速度大小分别为v1、v2,、、He、的质量分别为m1、m2、m3、m4,反应后He的速度大小为v3,方向与的运动方向相同,求中子的速度

(选取m的运动方向为正方向,不计释放的光子的动量,不考虑相对论效应).

 

 【选做题】请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑.如都作答,则按A、B两小题评分.

A.(选修模块3-3)(12分)

⑴下列说法正确的是(        )

A.在一定条件下,物体的温度可以降到0K;

B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功;

C.任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小;

D.系统对外做功16J,向外放热12J,则系统内能减少4J。

⑵ 对于一定质量的理想气体,下列说法中正确的是(         )

A、保持压强不变,同时升高温度并减小体积;

B、保持温度不变,同时增加体积并减小压强;

C、保持体积不变,同时增加压强并降低温度;

D、保持体积和压强不变,降低温度;

 

⑶某地区强风速为14m/s,空气的密度为1.3kg/m3,若通过截面积为400m2的风能全部用于使风力发电机转动,且风能的20%转化为电能,求该风力发电机的电功率(结果保留两位有效数字)。

 

B.(选修模块3-4)(12分)

(1)下列说法中正确的是(        )

A.两列机械波发生干涉现象,振动加强的点位移总是最大;

B.产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动;

C.如图为一列沿x轴正方向传播的简谐波在t=0时刻的波形图,已知波速为10m/s,则图中x=4m处的P质点振动方程为;

D.狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中总是相同的。

 

(2)已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光(        )

 A.在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大;

 B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较小;

 C.从该玻璃射向空气发生全反射时,红光临界角较大;

 D.用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大。

 

⑶一棱镜的截面为直角三角形ABC,∠A=30o,斜边AB=a。棱镜材料的折射率为n=。在此截面所在的平面内,一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜,求射出点的位置(不考虑光线沿原来路返回的情况)。

 

 

C.(选修模块3-5)(12分)

⑴下列物理实验中,能说明粒子具有波动性的是            

A.通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系,证明了爱因斯坦方程的正确性

B.通过测试多种物质对X射线的散射,发现散射射线中有波长变大的成分

C.通过电子双缝实验,发现电子的干涉现象

D.利用晶体做电子束衍射实验,证实了电子的波动性

⑵氢原子的能级如图所示.有一群处于n=4能级的氢原子,

这群氢原子能发出       种谱线,发出的光子照射某金

属能产生光电效应现象,则该金属的逸出功应小于

     eV.

⑶近年来,国际热核聚变实验堆计划取得了重大进展,它

利用的核反应方程是→.若和

迎面碰撞,初速度大小分别为v1、v2,、、He、的质量分别为m1、m2、m3、m4,反应后He的速度大小为v3,方向与的运动方向相同,求中子的速度

(选取m的运动方向为正方向,不计释放的光子的动量,不考虑相对论效应).

 

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