3、 (16分)如图所示.质量为M=6kg的滑饭静止在光滑水平面上,滑板的右端固定一轻弹簧。在滑板的最左端放一可视为质点的小物体A,弹簧的自由端C与A相距L=1m。弹簧下面的那段滑板是光滑的,C左侧的那段滑板是粗糙的,物体A与这段粗糙滑板间的动摩擦因数为m=0.2,A的质量m=2kg。滑板受到水平向左恒力F作用1s后撤去,撤去水平力F时A刚好滑到C处,g取10m/s2,求:

(1)恒力F作用的这1s内小物体A的加速度为多大?位移为多大?

(2)作用力F的大小;

(3)A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能Ep;

(4)试分析判断在A撤去后,小物体能否与滑板相分离?若能,分离后物体和滑板的速度各为多大?若不能,小物体将停止在滑板上的什么位置?

解:(1)用字母B表示滑板,在这1s内滑板B和小物体A均向左做匀加速运动,对A有aA=μg = 0.2×10=2m/s2                             (1分)

SA==×2×12=1m                        (1分)

(2)这1S内滑板B的位移为SB=SA+L=1+1=2m               (1分)

对B有SB=  aB==4m/s2                (1分)

F-μmg=MaB                            (1分)

则F=28N                               (1分)

(3)撤去水平力F时,A、B的速度

vAO=aAt=2m/s  vBO=aBt= 4m/s                      (1分)

当A、B带度相等时弹簧的弹性势能最大,根据动量守恒有

mvAO+MvBO=(m+M)v

则v=m/s                              (2分)

所以Ep==3J                 (1分)

(4)撤去F后,当弹簧恢复原长过程中,A、B动量,能量守恒

mvAO+MvBO=mvA+MvB                                    (1分)

                    (1分)

所以vA=5m/s  vB=3m/s

之后A做减速运动,B做加速运动,设它们达到共同速度v′

根据动量守恒可知v′=v=m/s                     (1分)

由动能定理有-μmgSA=

μmg SB=                        (1分)

所以SA=  SB=

△S=SA-SB==0.75m                         (2分)

 0  322687  322695  322701  322705  322711  322713  322717  322723  322725  322731  322737  322741  322743  322747  322753  322755  322761  322765  322767  322771  322773  322777  322779  322781  322782  322783  322785  322786  322787  322789  322791  322795  322797  322801  322803  322807  322813  322815  322821  322825  322827  322831  322837  322843  322845  322851  322855  322857  322863  322867  322873  322881  447090 

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