题目内容

如图所示,一小车置于光滑水平面上,轻质弹簧右端固定,左端栓连物块b,小车质量M=3kg,AO部分粗糙且长L=2m,动摩擦因数=0.3,OB部分光滑。另一小物块a.放在车的最左端,和车一起以Vo=4m/s的速度向右匀速运动,车撞到固定挡板后瞬间速度变为零,但不与挡板粘连。已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度,弹簧始终处于弹性限度内。a、b两物块视为质点质量均为m=lkg,碰撞时间极短且不粘连,碰后一起向右运动。(取g=10 m/s2)求:

(1)物块a与b碰后的速度大小;

(2)当物块a相对小车静止时小车右端B到挡板的距离;

(3)当物块a相对小车静止时在小车上的位置到O点的距离。

(1)1m/s(2)0.03125m(3)0.125m

【解析】

试题分析:(1)对物块a,由动能定理得:μmgL=mv12mv02,

代入数据解得a与b碰前速度:v1=2m/s;

a、b碰撞过程系统动量守恒,以a的初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:mv1=2mv2,代入数据解得:v2=1m/s;

(2)当弹簧恢复到原长时两物块分离,a以v2=1m/s在小车上向左滑动,当与车同速时,以向左为正方向,由动量守恒定律得:

mv2=(M+m)v3,代入数据解得:v3=0.25m/s,

对小车,由动能定理得:μmgs=Mv32,

代入数据解得,同速时车B端距挡板的距离:

(3)由能量守恒得:μmgx=mv22(M+m)v32,

解得滑块a与车相对静止时与O点距离:x=m=0.125m;

考点:动量守恒定律;动能定理.

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