题目内容
(1)物体从A点滑到B点时的速率和滑上EF前的瞬时速率;
(2)水平面CD的长度;
(3)当物体再从轨道EF滑下并滑上小车后,如果小车与壁BC相碰后速度也立即变为零,最后物体m停在小车上的Q点,则Q点距小车右端的距离.
分析:(1)根据机械能守恒定律求出物体从A点滑到B点时的速率,根据动量守恒定律求出滑上EF前的瞬时速率.
(2)对物体运用动能定理、对系统运用能量守恒定律,联立求出水平面CD的长度.
(3)根据动量守恒定律求出AB的共同速度,对系统运用能量守恒定律求出两者速度相同时,之间的相对距离,小车停止后,物体做匀减速直线运动,再根据动能定理求出匀减速直线运动的位移,从而得出最终物体在小车上滑行的距离.
(2)对物体运用动能定理、对系统运用能量守恒定律,联立求出水平面CD的长度.
(3)根据动量守恒定律求出AB的共同速度,对系统运用能量守恒定律求出两者速度相同时,之间的相对距离,小车停止后,物体做匀减速直线运动,再根据动能定理求出匀减速直线运动的位移,从而得出最终物体在小车上滑行的距离.
解答:解:(1)设物体从A滑落至B时速率为v0,由机械能守恒可得mgR=
mv02
解得 v0=
物体与小车相互作用过程中,系统动量守恒,设共同速度为v1,则mv0=2mv1
解得 v1=
(2)设物体与小车间的摩擦力为f,对物体,由动能定理得-fSCD=
mv12-
mv02
对系统,由能量守恒定律得fR=
mv02-
?2mv12
解得 SCD=
R
(3)设物体从EF滑下后与车达到相对静止,共同速度为v2,相对车滑行的距离为S1,系统动量守恒,则mv1=2mv2
对系统,由能量守恒定律得fS1=
mv12-
?2mv22
车停后物体做匀减速运动,相对车滑行距离为S2,对物体,由动能定理得-fS2=0-
mv22
联立解得 S1=
=
则Q点距小车右端的距离为d=S1+S2=
R
答:(1)(1)物体从A点滑到B点时的速率为
,滑上EF前的瞬时速率为
;
(2)水平面CD的长度为
;
(3)Q点距小车右端的距离为
R.
| 1 |
| 2 |
解得 v0=
| 2gR |
物体与小车相互作用过程中,系统动量守恒,设共同速度为v1,则mv0=2mv1
解得 v1=
| ||
| 2 |
(2)设物体与小车间的摩擦力为f,对物体,由动能定理得-fSCD=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
对系统,由能量守恒定律得fR=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
解得 SCD=
| 3 |
| 2 |
(3)设物体从EF滑下后与车达到相对静止,共同速度为v2,相对车滑行的距离为S1,系统动量守恒,则mv1=2mv2
对系统,由能量守恒定律得fS1=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
车停后物体做匀减速运动,相对车滑行距离为S2,对物体,由动能定理得-fS2=0-
| 1 |
| 2 |
联立解得 S1=
| R |
| 4 |
|
| R |
| 8 |
则Q点距小车右端的距离为d=S1+S2=
| 3 |
| 8 |
答:(1)(1)物体从A点滑到B点时的速率为
| 2gR |
| ||
| 2 |
(2)水平面CD的长度为
| 3R |
| 2 |
(3)Q点距小车右端的距离为
| 3 |
| 8 |
点评:本题综合考查了动量守恒定律、能量守恒定律、机械能守恒定律、动能定理,综合性较强,涉及的过程较多,关键是合理地选择研究对象和研究过程,选择合适的规律进行求解.
练习册系列答案
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C.-mgh D.-(mgh+mv2)