如图所示,光滑水平面MN上放两相同小物块A、B,左端挡板处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带理想连接,传送带水平部分长度L=8m,沿逆时针方向以恒定速度v=6m/s匀速转动.物

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

如图所示,光滑水平面MN上放两相同小物块A、B,左端挡板处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带理想连接,传送带水平部分长度L=8m,沿逆时针方向以恒定速度v=6m/s匀速转动.物块A、B(大小不计)与传送带间的动摩擦因数μ=0.2.物块A、B质量mA=mB=1kg.开始时A、B静止,A、B间有一压缩轻质弹簧处于锁定状态,贮有弹性势能Ep=16J.现解除弹簧锁定,弹开A、B,同时迅速撤走弹簧.求:
(1)物块B沿传送带向右滑动的最远距离;
(2)物块B滑回水平面MN的速度v'B
(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,且A、B碰后互换速度,则弹射装置P必须给A做多少功才能让AB碰后B能从Q端滑出.
魔方格

◎ 答案

(1)解除锁定弹开AB过程中,系统机械能守恒:Ep=
1
2
mA
v2A
+
1
2
mB
v2B
…①
由动量守恒有:mAvA=mBvB …②
由①②得:vA=4m/s   vB=4m/s
B滑上传送带匀减速运动,当速度减为零时,滑动的距离最远.由动能定理得:mBgsm=0-
1
2
mB
v2B
…③
所以:sm=
v2B
2μg
=4
m.
答:物块B沿传送带向右滑动的最远距离为4m.
(2)物块B沿传送带向左返回时,先匀加速运动,物块速度与传送带速度相同时一起匀速运动,物块B加速到传送带速度v需要滑动的距离设为s',
μmBgs′=
1
2
mB
v
…④
s′=
v2
2μg
=9m>sm
说明物块B滑回水平面MN的速度没有达到传送带速度,vB=

2μgsm
=4m/s
答:物块B滑回水平面MN的速度v'B=4m/s.
(3)设弹射装置给A做功为W,
1
2
mAv
2A
=
1
2
mA
v2A
+W
…⑤
AB碰后速度互换,B的速度  v''B=v'A…⑥
B要滑出平台Q端,由能量关系有:
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