题目内容

如图所示,质量M=1.5 kg的小车静止于光滑水平面上并靠近固定在水平面上的桌子右边,其上表面与水平桌面相平,小车的左端放有一质量为0.5 kg的滑块Q。水平放置的轻弹簧左端固定,质量为0.5 kg的小物块P置于桌面上的A点并与弹簧的右端接触,此时弹簧处于原长。现用水平向左的推力将P缓慢推至B点(弹簧仍在弹性限度内)时,推力做的功为WF=4 J,撤去推力后,P沿光滑的桌面滑到小车左端并与Q发生弹性碰撞,最后Q恰好没从小车上滑下。已知Q与小车表面间动摩擦因数。(g=10 m/s2)(1)Q刚在小车上滑行时的初速度v0 ;(2)小车的长度至少为多少才能保证滑块Q不掉下?

(1)压缩弹簧做功时有:

当弹簧完全推开物块P时有:,(以上步骤3分)

因P、Q之间发生弹性碰撞:

据以上两式得:,  ;(P、Q碰撞这一步骤6分)

考生选择以下两个解答方案之一均不得受到歧视

(2)滑块Q在小车上滑行,做匀减速运动:,(2分)

小车开始做初速度为零的匀加速运动: ,(2分)

小车和滑块达速度相等时没掉下来就不会再掉下来,设共速时间为t:   (2分)

故小车的长度L为:   (3分)

(2)或考虑滑块Q与小车组成的系统水平动量守恒、能量守恒:(以下各式各3分)

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