题目内容

如图所示,光滑水平面上放置质量均为M=2kg的甲、乙两辆小车,两车之间通过一感应开关相连(当滑块滑过感应开关时,两车自动分离),甲车上表面光滑,乙车上表面与滑块P之间的动摩擦因数μ=0.5.一根通过细线拴着且被压缩的轻质弹簧固定在甲车的左端,质量为m=1kg的滑块P(可视为质点)与弹簧的右端接触但不相连,此时弹簧的弹性势能E0=10J,弹簧原长小于甲车长度,整个系统处于静止状态.现剪断细线,求:

⑴滑块P滑上乙车前的瞬时速度的大小;

⑵滑块P滑上乙车后最终未滑离乙车,滑块P在乙车上滑行的距离.(取g=10m/s2)

⑴4m/s   (2)


解析:

⑴设滑块P滑上乙车前的速度为v,对整体应用动量守恒和能量关系有:

mv-2MV = 0    ―――(2分)                                                     

E0=mv2/2+2MV2/2  ―――(2分)                                             

解之得v = 4m/s      V=1m/s    ――(2分)                                 

   ⑵设滑块P和小车乙达到的共同速度v′,对滑块P和小车乙有:

mv-MV = (m+M)v′           ――(2分)                                      

     ―――(2分)                       

代入数据解得:   ―――(2分)

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