题目内容

11.如图所示,质量为M=8kg的木板静置于足够大的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数u=0.01,板上最左端停放着质量为m=2kg可视为质点的电动小车,车与木板的挡板相距L=5m.开始时木板被锁定而不动,车由静止开始从木板左端向右做匀加速运动.经时间t=2s,车与挡板相碰,若碰撞前瞬间木板锁定解除,碰撞时间极短且碰后电动机的电源切断,车与挡板粘合在一起,求碰后木板在水平地面上滑动的距离及车与挡板碰撞过程损失的机械能?(g取10m/s2)

分析 小车先在木板上做匀加速直线运动,根据平均速度公式求出小车与木板碰撞前的速度,小车与木板碰撞过程中,动量守恒,根据动量守恒定律求出共同速度,然后系统做匀减速运动直到静止,根据运动学基本公式求出滑行的距离,小车与木板碰拉过程中损失的机械能等于碰撞前的机械能减去碰撞后的机械能.

解答 解:小车先在木板上做匀加速直线运动,经过2s时的速度为v,则有
$\frac{v}{2}$t=L
小车与木板碰撞过程中,动量守恒,以小车初速度方向为正,根据动量守恒定律得:
mv=(M+m)v共
然后系统做匀减速运动直到静止,则有:
0-v共2=-2•μgx
联立解得:x=5m
小车与木板碰拉过程中损失的机械能△E=$\frac{1}{2}$mv2-$\frac{1}{2}$(M+m)v共2
联立解得:△E=20J
答:碰后木板在水平地面上滑动的距离为5m,小车与挡板碰撞过程损失的机械能为20J.

点评 本题主要考查了运动学基本公式以及动量守恒定律的直接应用,要求同学们能正确分析小车的木板的运动情况,在应用动量守恒定律解题时要规定正方向,难度适中.

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