如图所示,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的平板车,车的上表面右侧是一段长L=1.0m的水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25m的1/4光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在O/点相

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 51 阅读 [打印]
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◎ 题目

如图所示,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的平板车,车的上表面右侧是一段长L=1.0m的水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25m的1/4光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在O/点相切.车右端固定一个尺寸可以忽略、处于锁定状态的压缩弹簧,一质量m=1.0kg的小物块紧靠弹簧,小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5.整个装置处于静止状态,现将弹簧解除锁定,小物块被弹出,恰能到达圆弧轨道的最高点Ag取10m/s2.求:
(1)解除锁定前弹簧的弹性势能;
(2)小物块第二次经过O/点时的速度大小;
(3)最终小物块与车相对静止时距O/点的距离.

◎ 答案

(1);(2)2.0m/s;(3)0.5m

◎ 解析

(1)平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒,故小物块恰能到达圆弧最高点A时,二者的共同速度                                        ①
设弹簧解除锁定前的弹性势能为,上述过程中系统能量守恒,则有
                                            ②
代入数据解得                                        ③
(2)设小物块第二次经过时的速度大小为,此时平板车的速度大小为,研究小物块在圆弧面上下滑过程,由系统动量守恒和机械能守恒有
                                              ④
                                       ⑤
由④⑤式代入数据解得m/s                             ⑥
(3)最终平板车和小物块相对静止时,二者的共同速度为0.设小物块相对平板车滑动的总路程为s,对系统由能量守恒有
                                                 ⑦
代入数据解得s="1.5m                                        " ⑧
则距点的距离xsL=0.5m       ⑨

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的平板车,车的上表面右侧是一段长L=1.0m的水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25m的1/4光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在O/点相…”主要考查了你对  【机械能守恒定律】  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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