题目内容

【题目】如图所示,一质量M=6kg的木板静止于光滑水平面上,其上表面粗糙,质量m=3kg的物块A停在B的左端。质量=0.5kg的小球用长L=0.8m的轻绳悬挂在固定点O上,将轻绳拉直至水平位置后,由静止释放小球,小球在最低点与A发生碰撞后反弹,反弹所能达到的最大高度为h=0.2m,物块与小球可视为质点, ,不计空气阻力,求:

(1)小球刚到最低点的速度大小;

(2)在最低点碰撞结束时A的速度;

(3)若 木板B足够长,A最终没有滑离B,求A在B上滑动的过程中系统损失的机械能。

【答案】(1) ;(2) , 方向水平向右; (3)

【解析】试题分析:对小球下落过程应用机械能守恒定律求出小球到达A时的速度;再由机械能守恒定律求得球反弹上升的初速度即球与A碰后的速度,再根据动量守恒定律求得球与A碰撞后A的速度;A没有滑离B,A、B共同运动,由动量守恒定律列方程求二者共同的速度,由能量守恒列方程求损失的机械能。

1)设小球运动到最低点的速度为v0,由机械能守恒定律得

代入数据解得:

(2)设碰撞结束后小球的速度大小为v1,A的速度大小为v2,碰撞结束后小球反弹上升,由机械能守恒有:

代入数据解得

对碰撞过程,由动量守恒有

代入数据解得: , 方向水平向右

(3)最后A没有滑离B,A、B共同运动,设共同运动速度为v3,对A、B系统,

由动量守恒得:

解得:

此过程中损失的机械能:

代入数据解得:

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