如圖9-1所示,質(zhì)量為M=3kg的木板靜止在光滑水平面上,板的右端放一質(zhì)量為m=1kg的小鐵塊,現(xiàn)給鐵塊一個(gè)水平向左速度V0=4m/s,鐵塊在木板上滑行,與固定在木板左端的水平輕彈簧相碰后又返回,且恰好停在木板右端,求鐵塊與彈簧相碰過(guò)程中,彈性勢(shì)能的最大值EP。
分析與解:在鐵塊運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,因此彈簧壓縮最大時(shí)和鐵塊停在木板右端時(shí)系統(tǒng)的共同速度(鐵塊與木板的速度相同)可用動(dòng)量守恒定律求出。在鐵塊相對(duì)于木板往返運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,系統(tǒng)總機(jī)械能損失等于摩擦力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離的乘積,可利用能量關(guān)系分別對(duì)兩過(guò)程列方程解出結(jié)果。
設(shè)彈簧壓縮量最大時(shí)和鐵塊停在木板右端時(shí)系統(tǒng)速度分別為V和V’,由動(dòng)量守恒得:mV0=(M+m)V=(M+m)V’ 所以,V=V’=mV0/(M+m)=1X4/(3+1)=1m/s
鐵塊剛在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)總動(dòng)能為:EK=mV02=0.5X1X16=8J
彈簧壓縮量最大時(shí)和鐵塊最后停在木板右端時(shí),系統(tǒng)總動(dòng)能都為:
EK’=(M+m)V2=0.5X(3+1)X1=2J
鐵塊在相對(duì)于木板往返運(yùn)過(guò)程中,克服摩擦力f所做的功為:
Wf=f2L=EK-EK’=8-2=6J
鐵塊由開始運(yùn)動(dòng)到彈簧壓縮量最大的過(guò)程中,系統(tǒng)機(jī)械能損失為:fs=3J
由能量關(guān)系得出彈性勢(shì)能最大值為:EP=EK-EK‘-fs=8-2-3=3J
說(shuō)明:由于木板在水平光滑平面上運(yùn)動(dòng),整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒,題中所求的是彈簧的最大彈性勢(shì)能,解題時(shí)必須要用到能量關(guān)系。在解本題時(shí)要注意兩個(gè)方面:①.是要知道只有當(dāng)鐵塊和木板相對(duì)靜止時(shí)(即速度相同時(shí)),彈簧的彈性勢(shì)能才最大;彈性勢(shì)能量大時(shí),鐵塊和木板的速度都不為零;鐵塊停在木板右端時(shí),系統(tǒng)速度也不為零。
②.是系統(tǒng)機(jī)械能損失并不等于鐵塊克服摩擦力所做的功,而等于鐵塊克服摩擦力所做的功和摩擦力對(duì)木板所做功的差值,故在計(jì)算中用摩擦力乘上鐵塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)的距離。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
圖9-17
(1)小球所帶的電荷量;
(2)擺動(dòng)過(guò)程中小球的最大速度.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
圖9-17
(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大。
(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),電阻R消耗的功率為8 W,求該速度的大;
(3)在上問(wèn)中,若R=2 Ω,金屬棒中的電流方向由a到b,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向.
(取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
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科目:高中物理 來(lái)源:2010年安徽省高三上學(xué)期第二次月考物理試題 題型:選擇題
如圖9甲所示,足夠長(zhǎng)的固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角,在桿上套有一個(gè)光滑小環(huán),沿桿方向給環(huán)施加一個(gè)拉力,使環(huán)由靜止開始沿桿向上運(yùn)動(dòng),已知拉力及小環(huán)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖9乙所示,重力加速度取10 m/s2.則以下判斷正確的是
( )
A.小環(huán)的質(zhì)量是1kg B.細(xì)桿與地面間的傾角是300
C.前內(nèi)小環(huán)的加速度大小為5m/s2 D.前內(nèi)小環(huán)沿桿上升的位移為1.5m
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