满分5 > 高中物理试题 >

如图所示,在光滑水平面上有一质量为M的长木板,长木板上有一质量为m的小物块,它与...

如图所示,在光滑水平面上有一质量为M的长木板,长木板上有一质量为m的小物块,它与长木板间的动摩擦因数为μ.开始时,长木板与小物块均靠在与水平面垂直的固定挡板处,某时刻它们以共同的速度v向右运动,当长木板与右边的固定竖直挡板碰撞后,其速度的大小不变、方向相反,以后每次的碰撞均如此.设左右挡板之间的距离足够长,且M>m.
(1)要想物块不从长木板上落下,则长木板的长度L应满足什么条件?
(2)若上述条件满足,且M=2kg,m=1kg,v=10m/s,求整个系统在第5次碰撞前损失的所有机械能.

manfen5.com 满分网
(1)由于小物块与长木板存在摩擦力,系统的机械能不断减少,所以小物块第一次与挡板碰撞后两者相对速度最大,第1次小物块若不能从长木板上掉下,往后每次相对滑动的距离会越来越小,更不可能掉下.第一次碰撞后,物块恰好不从木板上掉下时,两者速度相同,而且物块恰好滑到木板的另一端,根据动量守恒定律求出第一次碰撞后两者的共同速度,由能量守恒定律求出长木板的长度L最小值. (2)根据动量守恒定律求出4次碰撞后物块与木板的共同速度,寻找规律,再求解整个系统在第5次碰撞前损失的所有机械能. 【解析】 (1)设第1次碰撞后小物块与长木板共同运动的速度为v1,第n次碰撞后小物块与长木板共同运动的速度为vn.每次碰撞后,由于两挡板的距离足够长,物块与长木板都能达到相对静止,第1次若不能掉下,往后每次相对滑动的距离会越来越小,更不可能掉下.由动量守恒定律和能量守恒定律有:    (M-m)v=(M+m)v1   μmgs=(m+M)v2-(M+m)v12 解得:s= 故L应满足的条件是:L≥s= (2)第2次碰撞前有: (M-m)v=(M+m)v1    第3次碰撞前有:(M-m)v1=(M+m)v2 第n次碰撞前有:(M-m)vn-2=(M+m)vn-1 所以vn-1=()n-1v 则第5次碰撞前有:v4=()4v 故第5次碰撞前损失的总机械能为:△E=(M+m)v2-(M+m)v42 代入数据解得:△E=149.98J. 答: (1)要想物块不从长木板上落下,长木板的长度L应满足的条件是:L≥. (2)整个系统在第5次碰撞前损失的所有机械能是149.98J.
复制答案
考点分析:
相关试题推荐
如图所示,水平传送带AB长l=1.3m,距离地面的高度h=0.20m,木块与地面之间的动摩擦因数μ=0.20.质量为M=1.0kg的木块随传送带一起以v=2.0m/s的速度向左匀速运动(传送带的传送速度恒定),木块与传送带间的动摩擦因数μ=0.50.当木块运动至最左端A点时,此时一颗质量为m=20g的子弹以v=300m/s水平向右的速度正对射入木块并穿出,穿出速度u=50m/s,以后每隔1.0s就有一颗子弹射向木块,设子弹射穿木块的时间极短,且每次射入点各不相同,g取10m/s2.求:
(1)木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中?
(2)从第一颗子弹射中木块后到木块最终离开传送带的过程中,木块和传送带间因摩擦产生的热量是多少?
(3)如果在木块离开传送带时,地面上有另一相同木块立即从C点以v1=1.0m/s向左运动,为保证两木块相遇,地面木块应在距离B点正下方多远处开始运动?

manfen5.com 满分网 查看答案
如图所示,在倾角θ=37°的足够长的光滑斜面上,质量都为M=2kg的长方体板A和B之间夹有少许炸药,在B的上表面左端叠放有一质量m=1kg的物体C(可视为质点),C与B之间的动摩擦因数μ=0.75.现无初速度同时释放A、B、C整体,当它们沿斜面滑行s=3m时,炸药瞬间爆炸,爆炸完毕时A的速度vA=12m/s.此后,C始终未从B的上表面滑落.问:B的长度至少为多大?(取g=10m/s2,爆炸不会影响各物体的质量和各表面的光滑程度)

manfen5.com 满分网 查看答案
在半径R=5000km的某星球表面,宇航员做了如下实验,实验装置如图甲所示.竖直平面内的光滑轨道由轨道AB和圆弧轨道BC组成,将质量m=0.2kg的小球,从轨道AB上高H处的某点静止滑下,用力传感器测出小球经过C点时对轨道的压力F,改变H的大小,可测出相应的F大小,F随H的变化关系如图乙所示.求:
manfen5.com 满分网
(1)圆轨道的半径及星球表面的重力加速度.
(2)该星球的第一宇宙速度.
查看答案
manfen5.com 满分网为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞(碰撞过程中没有机械能损失),某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球,按下述步骤做了如下实验:
①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2,且m1>m2
②按照如图所示的那样,安装好实验装置.将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端点的切线水平.将一斜面BC连接在斜槽末端.
③先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落点位置.
④将小球m2放在斜槽前端边缘处,让小球m1从斜槽顶端A处滚下,使它们发生碰撞,记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置.
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离.图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置,到B点的距离分别为LD、LE、LF
根据该同学的实验,回答下列问题:
(1)小球m1与m2发生碰撞后,m1的落点是图中的______点,m2的落点是图中的______点.
(2)用测得的物理量来表示,只要满足关系式______
查看答案
光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用如图乙所示的装置来测量滑块与长 1m 左右的木板间的动摩擦因数及被压缩弹簧的弹性势能,图中木板固定在水平面上,木板的左壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧的长度与木板相比可忽略),弹簧右端与滑块接触,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出.现使弹簧解除锁定,滑块获得一定的初速度后水平向右运动,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.0×10-2 s和5.0×10-2 s.用游标卡尺测量小滑块的宽度d,游标卡尺的示数如图丙所示.
manfen5.com 满分网
(1)读出滑块的宽度d=______cm.
(2)滑块通过光电门1的速度v1=______m/s,通过光电门2的速度v2=______m/s.
(3)若用米尺测量出两个光电门之间的距离为L,已知当地的重力加速度为g,则滑块与木板间的动摩擦因数的表达式为______
1
-
v
2
2
2gL 查看答案
试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.