研究物体的运动时,常常用到光电计时器。如图所示,当有不透光的物体通过光电门时,光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。光滑水平导轨MN上放置两个物块A和B,左端挡板处有

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

研究物体的运动时,常常用到光电计时器。如图所示,当有不透光的物体通过光电门时,光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。光滑水平导轨MN上放置两个物块A和B,左端挡板处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带平滑连接,将两个宽度为d=3.6×10-3 m的遮光条分别安装在物块A和B上,且高出物块,并使遮光条在通过光电门时挡光。传送带水平部分的长度L=9.0m,沿逆时针方向以恒定速度v=6.0m/s匀速转动。物块B与传送带的动摩擦因数μ=0.20,物块A的质量(包括遮光条)为mA=2.0 kg。开始时在A和B之间压缩一轻弹簧,锁定其处于静止状态,现解除锁定,弹开物块A和B,迅速移去轻弹簧。两物块第一次通过光电门,物块A通过计时器显示的读数t1=9.0×10-4 s,物块B通过计时器显示的读数t2=1.8×10-3 s,重力加速度g取10m/s2,试求:
(1)弹簧储存的弹性势能Ep
(2)物块B在传送带上滑行的过程中产生的内能;
(3) 若物体B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的A在水平面上相碰,碰撞中没有机械能损失,则弹射装置P必须对A做多少功才能让B碰后从Q端滑出。

◎ 答案

解:(1)解除锁定,弹开物块AB后,两物体的速度大小
vA=m/s,vB=m/s
由动量守恒有:mAvA=mBvB ①
得mB=4.0 kg
弹簧储存的弹性势能J    ②
(2)B滑上传送带先向右做匀减速运动,当速度减为零时,向右滑动的距离最远
由牛顿第二定律得:  ③
所以B的加速度:a=2.0m/s2
B向右运动的距离:1.0m<9.0米物块将返回  ④
向右运动的时间为:.0s ⑤
传送带向左运动的距离为:6.0m  ⑥  
B相对于传送带的位移为: ⑦
物块B沿传送带向左返回时,所用时间仍然为t1,位移为x1
B相对于传送带的位移为: ⑧
物块B在传送带上滑行的过程中产生的内能:96J  ⑩
或者:(物体B返回到N点时所用时间t==2s,所以传送带移动距离为x=vt=12m)

(3) 设弹射装置给A做功为W,
AB碰相碰,碰前B的速度向左为m/s ,碰后的速度设为
规定向右为正方向,根据动量守恒定律和机械能守恒定律得:

碰撞过程中,没有机械能损失:
  
B要滑出平台Q端,由能量关系有:
所以,得W>84J    

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“研究物体的运动时,常常用到光电计时器。如图所示,当有不透光的物体通过光电门时,光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。光滑水平导轨MN上放置两个物块A和B,左端挡板处有…”主要考查了你对  【牛顿运动定律的应用】,【机械能守恒定律】,【碰撞】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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