题目内容

【题目】如图所示,高的赛台固定于地面上,其上表面光滑;质量、高、长的小车紧靠赛台右侧面(不粘连),放置于光滑水平地面上.质量的小物块从赛台顶点由静止释放,经过点的小曲面无损失机械能的滑上水平面,再滑上小车的左端.已知小物块与小车上表面的动摩擦因数,取.

()求小物块滑上小车左端时的速度.

()如果小物块没有从小车上滑脱,求小车最短长度.

()若小车长,在距离小车右端处固定有车面等高的竖直挡板,小车碰上挡板后立即停止不动,讨论小物块在小车上运动过程中,克服摩擦力做功与的关系.

【答案】();(),,;()见解析

【解析】试题分析:物块从P到A过程机械能守恒,应用机械能守恒定律可以求出速度.物块与小车系统动量守恒,应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出车的长度.根据S与小车位移的关系,应用动能定理求出摩擦力的功与S的关系.

()由机械能守恒定律得:代入数据计算得出:,根据题意可以知道,小物块滑上小车左端时的速度;

()取小车最短长度时,小物块刚好在小车右端共速为.

以向右为正方向,由动量守恒定律得:;

相对运动过程中系统的能量守恒,有:;

联立并代入已知数据计算得出:,;

()设共速时小车位移,物块对地位移,分别对小车和物块由动能定理可以知道,,代入数据计算得出:,;

①若小物块将在小车上继续向右做初速度为的匀减速运动,距离车尾位移为,设减速到位移为,则:,可得:,则小物块在车上飞出去,,代入数据计算得出:;

②若,小物块全程都受摩擦力作用,则

,代入数据计算得出:;

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