题目内容
如图所示,在光滑的水平地面上,静止着质量为M =2.0kg的小车A,小车的上表面距离地面的高度为0.8m,小车A的左端叠放着一个质量为m=1.0kg的小物块B(可视为质点)处于静止状态,小物块与小车上表面之间的动摩擦因数μ=0.20。在小车A的左端正上方,用长为R=1.6m的不可伸长的轻绳将质量为m =1.0kg的小球C悬于固定点O点。现将小球C拉至使轻绳拉直且与竖起方向成θ=60°角的位置由静止释放,到达O点的正下方时,小球C与B发生弹性正碰(碰撞中无机械能损失),小物块从小车右端离开时车的速度为1m/s,空气阻力不计,取g=10m/s2. 求:
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(1)小车上表面的长度L是多少?
(2)小物块落地时距小车右端的水平距离是多少?
(1)
(2)![]()
【解析】解:(1)静止释放后小球做圆周运动到最低点过程,由机械能守恒定律得
(2分)
解得v=4m/s (1分)
小球C与B碰撞过程中动量守恒和机械能保持不变,则
(1分)
(1分)
解得:
(1分)
B在小车A上滑动,系统动量守恒,设B滑到A最右端时速度为v3,车速为v4则
(2分)
B在小车A上滑动的过程中,系统减小的机械能转化为内能,由能量守恒定律得
(2分)
联立解得:
(2分)
(2)滑块离开A后将做平抛运动,
(1分)
小滑块到地面所需的时间
对应的小物块水平位移
小车滑行的位移
小物块距小车右端的水平距离
(1分)
本题考查的是对动量守恒问题与机械能守恒的问题的应用问题,根据机械能守恒定律和动量守恒定律可以计算小球和滑块的速度,再利用能量守恒可以计算机械能的损失即摩擦力做功,再利用平抛运动的规律计算出水平距离;