题目内容

【题目】如图所示,固定的光滑平台上固定有光滑的半圆轨道轨道半径R=0.6m。平台上静止着两个滑块A、B,mA=0.1kg,mB=0.2kg,两滑块间夹有少量炸药,平台右侧有一带挡板的小车,静止在光滑的水平地面上,小车质量为M=0.3kg,车面与平台的台面等高,车面左侧粗糙部分长度为L=0.8m,动摩擦因数为μ=0.2,右侧拴接一轻质弹簧,弹簧自然长度所在范围内车面光滑。点燃炸药后,A滑块到达轨道最高点时对轨道的压力大小恰好等于A滑块的重力,滑块B冲上小车。两滑块都可以看作质点,炸药的质量忽略不计,爆炸的时间极短,爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上,且g=10m/s3,求:

(1)滑块在半圆轨道最低点对轨道的压力。

(2)滑块B滑上小车后的运动过程中弹簧的最大弹性势能。

【答案】(1)7N,方向竖直向下。(2)0.22J。

【解析】

(1)以滑块为研究对象,在最高点,由牛顿第二定律得:mAg+FN=mA

已知最高点压力FN=mAg

由机械能守恒定律得:+mA2R=mAvA2

在半圆轨道最低点由牛顿第二定律得:F′N-mAg=mA

解得:F′N=7N

由牛顿第三定律得:滑块在半轨道最低点对轨道的压力大小为7N,方向竖直向下

(2)以A、B为研究系统,由动量守恒定律得:mAvA=mBvB

解得:vB=3m/s

以B、小车为研究系旒,由动量守恒定律得:mBvB=(M+mB)v共

由能量守恒定律得:EP=--μmBgL

解得:EP=0.22J

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