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如图所示,光滑水平面上有一长板车,车的上表面BC段是一长为L的水平粗糙轨道,B的...

如图所示,光滑水平面上有一长板车,车的上表面BC段是一长为L的水平粗糙轨道,B的右侧光滑,水平轨道左侧是一光滑斜面轨道,斜面轨道与水平轨道在C点平滑连接.车右端固定一个处于锁定状态的压缩轻弹簧,其弹性势能为EP,一质量为m的小物体(可视为质点)紧靠弹簧,弹簧的原长小于AB.小物体与粗糙水平轨道间的动摩擦因数为μ,整个装置处于静止状态.现将轻弹簧解除锁定,小物体被弹出后滑到水平粗糙轨道上.车的质量为M=2m,斜面轨道的长度足够长,忽略小物体运动经过C点处产生的机械能损失,不计空气阻力.求:
(1)解除锁定以后小物体获得的最大动能;
(2)如果小物体能滑到斜面轨道上,则小物体在斜面上能上升的最大高度为多少?

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(1)解除锁定以后,小物体向左做加速运动,当物体滑到B处时,开始减速,则知小物体在弹簧被解锁弹开到弹簧恢复原长时,速度最大,根据小物体、弹簧和车组成的系统动量守恒和机械能守恒,求解小物体获得的最大动能; (2)小物体滑到斜面上相对车静止时,上升的高度达到最大,根据水平方向动量守恒求出小物体和车的共同速度,由能量守恒定律求解小物体在斜面上能上升的最大高度. 【解析】 (1)设解锁弹开后小物体的最大速度的大小为v1,小物体的最大动能为Ek1,此时长板车的速度大小为v2,研究解锁弹开过程,对小物体和车组成的系统,根据动量守恒和机械能守恒,有   mv1-2mv2=0  ①     ② 而  ③ 联立①②③式解得   ④ (2)小物体滑到斜面上相对车静止时,二者有共同的速度,设为v共,长板车和小物体组成的系统水平方向动量守恒,有 (m+2m)v共=0  ⑤ 所以  v共=0 ⑥ 又设小物体上升的最大高度为h,此瞬间小物体相对车静止,由⑥式知两者有共同速度为零.根据能量守恒有    EP=mgh+μmgL  ⑦ 解得,h= 答: (1)解除锁定以后小物体获得的最大动能是; (2)如果小物体能滑到斜面轨道上,小物体在斜面上能上升的最大高度为.
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考点分析:
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(1)该小组将盐水柱作为纯电阻,粗测其电阻约为几千欧.现采用伏安法测盐水柱的电阻,有如下实验器材供选择:
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B.电流表A1:量程0~10mA,内阻约10Ω;
C.电流表A2:量程0~600mA,内阻约0.5Ω;
D.电压表V:量程0~15V,内阻约15kΩ;
E.滑动变阻器R1:最大阻值10Ω;
F.滑动变阻器R2:最大阻值5kΩ;
G.开关、导线等
在可供选择的器材中,应选用的电流表是______(填“A1”或“A2”),应该选用的滑动变阻器是______(填“R1”或
“R2”).
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实验次数123456
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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