题目内容

质量为M=3.0 kg的平板小车静止在光滑水平面上,如图所示,当t=0时,两个质量分别是mA=1 kg、mB=2 kg的小物体A和B,都以大小为v0=6 m/s,方向相反的速度同时水平冲上小车.若它们在车上相对车停止滑动时,没有碰撞,A、B与车间的动摩擦因数都为μ=0.2,取g=10 m/s2.

(1)求A、B在车上都停止滑动时车的速度及此时车运动的时间.

(2)在坐标系中画出小车运动的速度——时间图像.

答案:
解析:

  (1)设最后三者的共同速度为v,根据动量守恒定律 ① (2分)

  求得方向向左. (1分)

  开始时,小车要向左做匀加速运动.由于A、B与小车相对滑动时,加速度大小相同,所以B先与车达到相同速度.之后,B与车一起向左做匀减速运动;A继续向右匀减速运动,速度减到零再返回向左匀加速运动;最后三者达到共同速度而一起向左匀速运动. (2分)

  设B减速到与小车的速度相同,所用时间为,其速度大小为,则分别取B和小车为研究对象,得

   ②

   ③

   ④

   ⑤

  联立②③④⑤得 方向向左

   (3分)

  此时,A的速度大小也为v1,方向向右.设再经时间A、B与小车达到最后的共同速度,则以A为研究对象得

  - ⑥

   ⑦

  由⑥⑦式得  (2分)

  ∴A、B在车上都停止滑动时车运动所经历时间为(1分)

  (2)如下图(5分)


练习册系列答案
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[物理――选修3-5](27分)

(1) (5分)放射性元素的原子核连续经过三次α衰变和两次β衰变.若最后变成另一种元素的原子核Y,则新核Y的正确写法是

A.         B.     C.         D.

(2) (6分) 现有一群处于n=4能级上的氢原子,已知氢原子的基态能量E1=-13.6 eV,氢原子处于基态时电子绕核运动的轨道半径为r,静电力常量为k,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s.则电子在n=4的轨道上运动的动能是     J;这群氢原子发出的光子的最大频率是      Hz。

(3)(16分)如图所示,光滑水平面上有一辆质量为M=1 kg的小车,小车的上表面有一个质量为m=0.9 kg的滑块,在滑块与小车的挡板间用轻弹簧相连接,滑块与小车上表面间的动摩擦因数为μ=0.2,整个系统一起以v1=10 m/s的速度向右做匀速直线运动.此时弹簧长度恰好为原长.现在用质量为m0=0.1 kg的子弹,以v0=50 m/s的速度向左射入滑块且不穿出,所用时间极短.已知当弹簧压缩到最短时的弹性势能为Ep=8.6 J.(g取10m/s2)求:

(ⅰ)子弹射入滑块的瞬间滑块的速度;

(ⅱ)从子弹射入到弹簧压缩最短,滑块在车上滑行的距离.

 

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