题目内容

2.如图所示,质量为m=1kg的滑块,以v0=5m/s的水平初速度滑上静止在光滑水平面的平板小车,若小车质量为M=4kg,平板小车足够长,滑块在平板小车上滑移1s后相对小车静止.求:(g取10m/s2)
(1)滑块与小车的共同速度v;
(2)整个运动过程中产生的内能E;
(3)滑块与平板小车之间的滑动摩擦系数μ;
(4)此时小车在地面上滑行的位移?

分析 (1)滑块和小车组成的系统动量守恒,根据动量守恒定律求出滑块与小车的共同速度.
(2)根据能量守恒定律求出整个过程中产生的内能.
(3)对m分析,根据动量定理求出滑块与平板小车之间的滑动摩擦系数.
(4)对M运用动能定理,求出小车在地面上滑行的位移.

解答 解:(1)m滑上平板小车到与平板小车相对静止,速度为v1,设向左为正方向,根据动量守恒定律有:
mv0=(m+M)v1                            
代入数据得:v1=1m/s                   
(2)由能量守恒得:E=$\frac{1}{2}$mv02-$\frac{1}{2}$(M+m)v12=$\frac{1}{2}×1×25-\frac{1}{2}×5×1J$=10J.
(3)对m,根据动量定理有:-μmgt=mv1-mv0
代入数据得:μ=0.4          
(4)对M由动能定理有:μmgS车=$\frac{1}{2}$Mv12              
代入数据解得:S车=0.5m.
答:(1)滑块与小车的共同速度为1m/s;
(2)整个运动过程中产生的内能E为10J;
(3)滑块与平板小车之间的滑动摩擦系数μ为0.4;
(4)此时小车在地面上滑行的位移为0.5m.

点评 本题考查了动量守恒定律、动量定理、动能定理和能量守恒的综合运用,难度不大,也可以结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解,但是没有运用动量和动能的知识求解简捷.

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