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如图所示,质量为M=3kg、长度为 L=1.2m的木板静止在光滑水平面上,其左端...

如图所示,质量为M=3kg、长度为 L=1.2m的木板静止在光滑水平面上,其左端的壁上有自由长度为L=0.6m的轻弹簧,右端放置一质量为m=1kg的小物块,小物块与木块间的动摩擦因数为μ=0.4,今对小物块施加一个水平向左的瞬时冲量I=4N•s,小物块相对于木板向左运动而压缩弹簧使弹性势能增大为最大值Emax,接着小物块又相对于木板向右运动,最终恰好相对静止于木板的最右端,设弹簧未超出弹性限度,并取重力加速度为g=10m/s2.求:
(1)当弹簧弹性势能最大时小物块速度v;
(2)弹性势能的最大值Emax及小物块相对于木板向左运动的最大距离Lmax

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(1)先根据动量定理求得瞬时冲量作用后小物块获得的速度.物块在木板上滑行过程中,系统的动量守恒,当弹簧弹性势能最大时物块与木板的速度相同,根据动量守恒定律求共同的速度v. (2)最终恰好相对静止于木板的最右端时,两者速度再次相等,由动量守恒可知共同速度仍为v.分物块相对于木板向左和向右两个过程,运用能量守恒列式,联立即可求解. 【解析】 (1)由动量定理得I=mv     弹簧弹性势能最大时物块与木板的速度相同,则由动量守恒定律得 mv=(m+M)v   于是可解得:v=1m/s. (2)由动量守恒定律和功能关系得    mv=(m+M)u 物块相对于木板向左运动过程:mv=(m+M)v2+μmgLmax+Emax 物块相对于木板向右运动过程:mv=(m+M)u2+2μmgLmax 可解得:Emax=3J,Lmax=0.75m. 答: (1)当弹簧弹性势能最大时小物块速度v是1m/s; (2)弹性势能的最大值Emax为3J,小物块相对于木板向左运动的最大距离Lmax是0.75m.
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考点分析:
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B.电流表G2 (量程500μA,内电阻约200Ω)
C.电池组E(电动势为3.0V,.内电阻未知)
D.滑线变阻器R(0-25Ω)
E.四旋钮电阻箱R1(总阻值9 999Ω)
F.保护电阻R2(阻值约100Ω)
G.开关S1,单刀双掷开关S2
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(3)若该同学通过测量得到电流表G2的内电阻值为190Ω,他必须将一个    kΩ的电阻与电流表G2串联,才能改装为一块量程为2.0V的电压表.
(4)该同学把改装的电压表与标准电压表V进行了核对,发现当改装的电压表的指针刚好指向满刻度时,标准电压表V的指针恰好如图2所示.由此可知,该改装电压表的百分误差为    %.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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