Question

如图11所示，在光滑水平地面上，有一质量m₁=4.0kg的平板小车，小车的右端有一固定的竖直挡板，挡板上固定一轻质细弹簧。位于小车上A点处质量m₂=1.0kg的木块（可视为质点）与弹簧的左端相接触但不连接，此时弹簧与木块间无相互作用力。木块与A点左侧的车面之间的动摩擦因数μ=0.40，木块与A点右侧的车面之间的摩擦可忽略不计。现小车与木块一起以v₀=2.0m/s的初速度向右运动，小车将与其右侧的竖直墙壁发生碰撞，已知碰撞时间极短，碰撞后小车以v₁=1.0m/s的速度水平向左运动，取g=10m/s²。

（1）求小车与竖直墙壁发生碰撞过程中小车动量变化量的大小；

（2）若弹簧始终处于弹性限度内，求小车撞墙后与木块相对静止时的速度大小和弹簧的最大弹性势能；

（3）要使木块最终不从小车上滑落，则车面A点左侧粗糙部分的长度应满足什么条件？

Answer 1

（1）12kg•m/s

（2）3.6J

（3）车面A点左侧粗糙部分的长度应大于0.90m