精英家教網(wǎng)如圖,在光滑的水平面上有一輛很長(zhǎng)的小車以速度v向右運(yùn)動(dòng),小車的質(zhì)量為M,前方很遠(yuǎn)的地方有一與車等高的豎直光滑半徑為R的半圓,直徑AB在豎直方向上.現(xiàn)在有一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以同樣的速度為v沖上小車,已知車的質(zhì)量大于滑塊的質(zhì)量,滑塊與車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.求:
(1)滑塊的最終速度;
(2)滑塊向左運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離;
(3)如果滑塊沖上小車的瞬間,車與B的距離為s>
9v28μg
,且M=3m,M與B處碰后立即停下,滑塊能否通過(guò)A點(diǎn)?若能,求出滑塊落點(diǎn)到B的距離.
分析:(1)對(duì)Mm作為系統(tǒng),根據(jù)動(dòng)量守恒列出等式求解.
(2)對(duì)m速度為零向左最遠(yuǎn),運(yùn)用動(dòng)能定理求解.
(3)對(duì)M運(yùn)用動(dòng)能定理列出等式求出滑行的距離,對(duì)Mm運(yùn)用能量守恒求出m相對(duì)M發(fā)生位移.
滑塊能通過(guò)A點(diǎn)的臨界條件是v=
gR
,再根據(jù)動(dòng)能定理求解判斷.
解答:解:(1)對(duì)Mm:相互作用過(guò)程,
動(dòng)量守恒,規(guī)定向右為正方向:
Mv-mv=(M+m)v1
v1=
(M-m)v
M+m
,方向向右
(2)對(duì)m:向左運(yùn)動(dòng)過(guò)程,vt=0時(shí),向左最遠(yuǎn)
根據(jù)運(yùn)用動(dòng)能定理得
μmgs=
1
2
mv2

    s=
v2
2μg

(3)對(duì)M:從v到v1的過(guò)程根據(jù)運(yùn)用動(dòng)能定理得:
μmgS1=
1
2
Mv2-
1
2
Mv12

  s1=
9v2
8μg

∵S>S1
∴m與M相對(duì)靜止后,M與B相碰
對(duì)Mm:從v到v1的過(guò)程:m相對(duì)M發(fā)生位移為L(zhǎng):μmgL=
1
2
mv2+
1
2
Mv2-
1
2
(m+M)v12

    L=
3v2
2μg
μmgL=
3mv2
2

碰后,對(duì)m:從v1到最高點(diǎn):
1
2
mv12=μmgL+
1
2
mv22+mg2R

1
2
mv12=
1
8
mv2
μmgL=
3mv2
2

∴m無(wú)法到達(dá)B,無(wú)法通過(guò)A點(diǎn).
答:(1)滑塊的最終速度大小是
(M-m)v
M+m
,方向向右;
(2)滑塊向左運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離是
v2
2μg
;
(3)m無(wú)法到達(dá)B,無(wú)法通過(guò)A點(diǎn).
點(diǎn)評(píng):本題考查了動(dòng)量與能量轉(zhuǎn)化與守恒的綜合,解答這類問(wèn)題時(shí)注意選擇正確初末狀態(tài),弄清功能關(guān)系,以及動(dòng)量守恒和功能關(guān)系求解.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

在光滑的水平面內(nèi),一質(zhì)量m=1kg的質(zhì)點(diǎn)以速度V0=10m/s沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)原點(diǎn)后受一沿y軸正方向的恒力F=15N作用,直線OA與x軸成a=37°,如圖所示曲線為質(zhì)點(diǎn)的軌跡圖(g取10m/s2  sin37°=0.6   cos37°=0.8  ) 求:
(1)如果質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡與直線OA相交于P點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)從0點(diǎn)到P點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間以及P點(diǎn)的坐標(biāo).
(2)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò) P點(diǎn)的速度大。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖,在光滑水平面內(nèi)的彈簧振子連接一根長(zhǎng)軟繩,以平衡位置O點(diǎn)為原點(diǎn)沿繩方向取x軸.振子從O以某一初速度向A端開(kāi)始運(yùn)動(dòng),振動(dòng)頻率為f=10Hz,當(dāng)振子從O點(diǎn)出發(fā)后,第二次返回O點(diǎn)時(shí),軟繩上x(chóng)=15cm處的質(zhì)點(diǎn)恰好第一次到達(dá)波峰,則下列說(shuō)法正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)在光滑的水平面內(nèi)有一沿x軸的靜電場(chǎng),其電勢(shì)φ隨x坐標(biāo)值的變化圖線如圖所示.一質(zhì)量為m,帶電量為q的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從O點(diǎn)以初速度v0沿x軸正向移動(dòng).下列敘述正確的是(  )
A、若小球能運(yùn)動(dòng)到x1處,則該過(guò)程小球所受電場(chǎng)力逐漸增大
B、帶電小球從x1運(yùn)動(dòng)到x3的過(guò)程中,電勢(shì)能先減小后增大
C、若該小球能運(yùn)動(dòng)到x4處,則初速度v0至少為2
qφ0
m
D、若v0為2
qφ0
m
,帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度為
6qφ0
m

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)在光滑的水平面內(nèi),一質(zhì)量m=1kg的質(zhì)點(diǎn),以速度v0=10m/s沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)原點(diǎn)后受一沿y軸正方向的恒力F=5N作用,直線OA與x軸成37°角,如圖所示.如果質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡與直線OA相交于P點(diǎn),則質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)到P點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間為
 
s,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速率為
 
m/s.(sin37°=0.6)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在光滑的水平面內(nèi),用輕彈簧拉住一質(zhì)量為m的小球,輕彈簧的另一端固定在轉(zhuǎn)軸上的O點(diǎn).輕彈簧的勁度系數(shù)為k,原長(zhǎng)為l.求小球繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度分別為ω1=
k
5m
與ω2=
3k
5m
時(shí),小球所對(duì)應(yīng)的線速度之比v1:v2=?

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案