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如图所示,在光滑水平面上有一固定的挡板,挡板左端固定一个轻弹簧。现有一质量M=3...

如图所示,在光滑水平面上有一固定的挡板,挡板左端固定一个轻弹簧。现有一质量M=3kg,长L=4m的小车AB(其中O为小车的中点,OA部分粗糙,OB部分光滑),一质量为m=1kg的小物块(可视为质点)放在车的最左端。车和小物块一起以v0=4m/s的速度在水平面上向右匀速运动,车撞到挡板后瞬间速度变为零,但未与挡板粘连。已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度,弹簧始终处于弹性限度内,小物块与车AO部分之间的动摩擦因数为μ=0.3,重力加速度g=10m/s2。求:

1)小物块和弹簧相互作用的过程中,弹簧具有的最大弹性势能;

2)小物块和弹簧相互作用的过程中,弹簧对小物块的冲量;

3)小物块最终停在小车上的位置距A端多远。

 

(1)2J(2)-4kg·m/s(3)1.5m 【解析】 (1)小物块从A到O匀减速直线,由动能定理 -μmg·=mv12-mv02 小物块压缩弹簧到最短的过程,由能量守恒知 Ep=mv12 联立解得: v1=2m/s,Ep=2J (2)小物块小物块和弹簧相互作用的过程,对小物块由动量定理知 I=-mv1-mv1 解得: I=-4kg·m/s 冲量大小是4m/s,方向水平向左 (3)小物块相对小车向左滑动的过程,由于 mv12=2J<μmg=6J 因此小物块不会从小车上滑下,最终小物块和小车具有共同速度v共, 选向左为正方向,对小物块和小车组成的系统, 由动量守恒定律知 mv1=(m+M)v共 由能量守恒知 mv12=(m+M)v共2+μmgd 代入数据解得: v共=0.5m/s,d=0.5m 小物块最终停在小车上上的位置距A端: xA=-d=1.5m  
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如图所示,一质量为mC=2kg、长度为L=1.8m的平板车C静止在光滑水平地面上,平板车上表面水平且粗糙,在其最左端静止放置一质量为mB=3kg的弹性小物块B。竖直固定、半径R=1.8m的光滑圆弧轨道,其最低点与平板车C的左端等高相切,紧靠在一起。现有一质量为mA=1kg的弹性小物块A,从圆弧轨道的最高点由静止滑下,滑到轨道底端时与小物块B发生弹性碰撞,当B运动到平板车C的最右端时,B、C恰好相对静止。小物块A、B可视为质点,重力加速度g=10ms2。求

1A、B碰后瞬间的速度大小;

2A碰后沿圆弧轨道返回,再次下滑到圆弧轨道最底端时对轨道的压力;

3BC之间的动摩擦因数。

 

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如图甲所示,质量m1=2.0kg的物块A随足够长的水平传送带一起匀速运动,传送带的速度大小v=3.0m/s,方向如图所示;在A的右侧L=2.5m处将质量m2=3.0kg的物块B无初速度放上传送带。已知在AB碰后瞬间B相对传送带的速度大小为1.0m/s,之后当其中某一物块相对传送带的速度为零时,传送带立即以大小为2.0m/s2的加速度制动,最后停止运动。传送带的运动情况不受物块AB的影响,且AB碰撞的时间极短。设两物块与传送带间的动摩擦因数均为μ=0.10。求:

1)物块B刚开始滑动时的加速度。

2)碰撞后两物块的速度。

3)两物块间的最大距离。

 

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如图所示为过山车简易模型,它由光滑水平轨道和竖直面内的光滑圆形轨道组成,Q点为圆形轨道最低点,M点为最高点,圆形轨道半径R=0.32 m.水平轨道PN右侧的水平地面上,并排放置两块长木板c、d,两木板间相互接触但不粘连,长木板上表面与水平轨道PN平齐,木板c质量m3=2.2 kg,长L=4 m,木板d质量m4=4.4 kg.质量m2=3.3 kg的小滑块b放置在轨道QN上,另一质量m1=1.3 kg的小滑块aP点以水平速度v0向右运动,沿圆形轨道运动一周后进入水平轨道与小滑块b发生碰撞,碰撞时间极短且碰撞过程中无机械能损失.碰后a沿原路返回到M点时,对轨道压力恰好为0.已知小滑块b与两块长木板间动摩擦因数均为μ0=0.16,重力加速度g=10 m/s2.

(1)求小滑块a与小滑块b碰撞后,ab的速度大小v1v2;

(2)若碰后滑块b在木板c、d上滑动时,木板c、d均静止不动,c、d与地面间的动摩擦因数μ至少多大?(木板c、d与地面间的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

(3)若不计木板c、d与地面间的摩擦,碰后滑块b最终恰好没有离开木板d,求滑块b在木板c上滑行的时间及木板d的长度.

 

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一质量为M6 kg的木板B静止于光滑水平面上,物块A质量为6 kg,停在B的左端。质量为1 kg的小球用长为0.8 m的轻绳悬挂在固定点O上,将轻绳拉直至水平位置后,由静止释放小球,小球在最低点与A发生碰撞后反弹,反弹所能达到的最大高度为0.2 m,物块与小球可视为质点,不计空气阻力。已知AB间的动摩擦因数μ0.1,为使AB达到共同速度前A不滑离木板,求:

(1)木板B至少多长。

(2)从小球释放到AB达到共同速度,球及AB组成的系统损失的机械能。

 

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如图所示,半径R=0.5m的光滑半圆轨道竖直固定在高h=0.8m的光滑水平台上并与平台平滑连接,平台CDL=1.2m。平台上有一用水平轻质细线栓接的完全相同的物块m1m2组成的装置QQ处于静止状态。装置Q中两物块之间有一处于压缩状态的轻质小弹簧(物块与弹簧不栓接)。某时刻装置Q中细线断开,待弹簧恢复原长后,m1m2两物块同时获得方向相反的水平速度,m1经半圆轨道的最高点A后,落在水平地面上的M点,m2落在水平地面上的P点。已知ml=m2=0.2kg,不计空气阻力,g10m/s2。若两物块之间弹簧被压缩时所具有的弹性势能为7.2J,求:

1)物块m1通过平台到达半圆轨道的最高点A时对轨道的压力;

2)物块m1m2相继落到水平地面时PM两点之间的水平间距。

 

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