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在光滑的水平面上停放着一辆质量为M的小车,质量为m的物体与一轻弹簧固定相连,弹簧...

在光滑的水平面上停放着一辆质量为M的小车,质量为m的物体与一轻弹簧固定相连,弹簧的另一端与小车左端固定连接,将弹簧压缩后用细线将m栓住,m静止在小车上的A点,如图所示.设m与M间的动摩擦因数为μ,O点为弹簧原长位置,将细线烧断后,m、M开始运动.

(1)当物体m位于O点左侧还是右侧,物体m的速度最大?简要说明理由.

(2)若物体m达到最大速度v1时,物体m已相对小车移动了距离s.求此时M的速度v2和这一过程中弹簧释放的弹性势能E

(3)判断m与M的最终运动状态是静止、匀速运动还是相对往复运动?并简要说明理由.

 

(1)在O点左侧(2)m[(M+m)v12/2M+μgs](3)m与M最终都静止 【解析】(1)m速度最大的位置应在O点左侧.因为细线烧断后,m在弹簧弹力和滑动摩擦力的合力作用下向右做加速运动,当弹力与摩擦力的合力为零时,m的速度达到最大,此时弹簧必处于压缩状态.此后,系统的机械能不断减小,不能再达到这一最大速度. (2)选m、M为一系统,由动量守恒定律得mv1=Mv2. 设这一过程中弹簧释放的弹性势能为Ep,则 Ep=mv12+Mv22+μmgs, 解得 , . (3)m与M最终将静止,因为系统动量守恒,且总动量为零,只要m与M间有相对运动,就要克服摩擦力做功,不断消耗能量,所以,m与M最终必定都静止.  
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一平直长木板C静止在光滑水平面上,今有两小物块A和B分别以2v0和v0的初速度沿同一直线从长木板C两端相向水平地滑上长木板,如图所示.设A、B两小物块与长木板C间的动摩擦因数均为μ,A、B、C三者质量相等.

①若A、B两小物块不发生碰撞,则由开始滑上C到静止在C上止,B通过的总路程是多大?经过的时间多长?

②为使A、B两小物块不发生碰撞,长木板C的长度至少多大?

 

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在光滑水平面上静置有质量均为m的木板AB和滑块CD,木板AB上表面粗糙,动摩擦因数为μ,滑块CD上表面为光滑的1/4圆弧,它们紧靠在一起,如图所示.一可视为质点的物块P质量也为m,它从木板AB右端以初速v0滑入,过B点时速度为v0/2,后又滑上滑块,最终恰好滑到最高点C处,求:

(1)物块滑到B处时,木板的速度vAB

(2)木板的长度L;

(3)物块滑到C处时滑块CD的动能.

 

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一质量M=2kg的长木板B静止于光滑水平面上,B的右端离竖直挡板0.5m,现有一小物体A(可视为质点)质量m=1kg,以一定速度v0从B的左端水平滑上B,如图所示,已知A和B间的动摩擦因数μ=0.2,B与竖直挡板的碰撞时间极短,且碰撞前后速度大小不变.

①若v0=2m/s,要使A最终不脱离B,则木板B的长度至少多长?

②若v0=4m/s,要使A最终不脱离B,则木板B又至少有多长?(g取10m/s2

 

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如图所示在光滑水平地面上,停着一辆玩具汽车,小车上的平台A是粗糙的,并靠在光滑的水平桌面旁,现有一质量为m的小物体C以速度v0沿水平桌面自左向右运动,滑过平台A后,恰能落在小车底面的前端B处,并粘合在一起,已知小车的质量为M,平台A离车底平面的高度OA=h,又OB=s,求:

(1)物体C刚离开平台时,小车获得的速度;

(2)物体与小车相互作用的过程中,系统损失的机械能.

 

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在光滑水平面上有一质量为0.2kg的小球,以5.0m/s的速度向前运动,与一个质量为0.3kg的静止的木块发生碰撞,假设碰撞后木块的速度为4.2m/s,试论证这种假设是否合理.

 

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