如图所示,一个上表面绝缘、质量为的不带电小车A置于光滑的水平面上,其左端放置一质量为、带电量为的空盒B,左端开口。小车上表面与水平桌面相平,桌面上水平放置着一轻质弹

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量守恒定律/2022-11-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,一个上表面绝缘、质量为的不带电小车A置于光滑的水平面上,其左端放置一质量为、带电量为的空盒B,左端开口。小车上表面与水平桌面相平,桌面上水平放置着一轻质弹簧,弹簧左端固定,质量为的不带电绝缘小物块C置于桌面上O点并与弹簧的右端接触,此时弹簧处于原长,现用水平向左的推力将缓慢推至M点(弹簧仍在弹性限度内)时,推力做的功为,撤去推力后,沿桌面滑到小车上的空盒B内并与其右壁相碰,碰撞时间极短且碰后C与B粘在一起。在桌面右方区域有一方向向左的水平匀强电场,电场强度大小为,电场作用一段时间后突然消失,小车正好停止,货物刚好到达小车的最右端。已知物块C与桌面间动摩擦因数,空盒B与小车间的动摩擦因数间距点离桌子边沿点距离,物块、空盒体积大小不计,。求:

(1)物块C与空盒B碰后瞬间的速度
(2)小车的长度L;
(3)电场作用的时间

◎ 答案

(1)2m/s(2)0.67m(3)2s

◎ 解析

(1)对物块C由O→M→N应用动能定理,设C离到N点速度大小为得:
(2分)
4(2分)
与空盒B右壁相碰,动量守恒:  (2分)
(2)C与B碰后可看作一整体,令,则BC整体和小车加速度分别为:
(2分)
设经过时间后B与C整体与小车A速度相等,此过程中二者位移分别为,以后二者相对静止。
 (2分)

(2分)
故小车长度为:(2分)
(3)由题意及上问知速度相等后BC与小车以共同加速度一起匀减速度,最终速度为零。
。(2分)
运动时间为:(2分)
故电场作用时间为:(2分)

◎ 知识点

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