精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
光滑水平地面上停放着一辆质量m=2kg的平板车,质量M=4kg可视为质点的小滑块静放在车左端,滑块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.3,如图所示.一水平向右的推力F=24N作用在滑块M上0.5s撤去,平板车继续向右运动一段时间后与竖直墙壁发生碰撞,设碰撞时间极短且车以原速率反弹,滑块与平板之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,平板车足够长,以至滑块从平板车右端滑落,g取10m/s2.求:
(1)平板车第一次与墙壁碰撞后能向左运动的最大距离s多大?此时滑块的速度多大?
(2)平板车第二次与墙壁碰撞前的瞬间速度 v2多大?
(3)为使滑块不会从平板车右端滑落,平板车l至少要有多长?

【答案】分析:(1)通过整体隔离分析出M、m系统能够保持相对静止一起向右做匀加速运动,通过动量定理求出在力F的作用0.5s末速度,车与墙碰撞后以原速率反弹,根据动量守恒定律求出车速度减为零滑块的速度.根据动能定理求出平板车第一次与墙壁碰撞后能向左运动的最大距离.
(2)第二次碰撞前,M和m达到共同速度,根据动量守恒定律求出平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度.
(3)车每次与墙碰撞后一段时间内,滑块都会相对车有一段向右的滑动,由于两者相互摩擦,系统的部分机械能转化为内能,根据能量守恒定律求出平板车l的至少距离.
解答:解:(1)滑块与平板车之间的最大静摩擦力 fm=μMg,
设滑块与车不发生相对滑动而一起加速运动的最大加速度为a m
则a m===═6 m/s2               
作用在滑块上使滑块与车一起相对静止地加速的水平推力最大值设为Fm
则         Fm=(M+m)a m=(4+2)kg×6 m/s2=36N                     
已知水平推力F=24N<Fm,所以在F作用下M、m能相对静止地向右加速  
设第一次碰墙前M、m的速度为v1,v1=m/s=2m/s       
第一次碰墙后到第二次碰墙前车和滑块组成的系统动量守恒               
车向左运动速度减为0时,由于m<M,滑块仍在向右运动,设此时滑块速度为、车离墙s
Mv1-m1v1=M
=
以车为研究对象,根据动能定理-μMgs=0-mv12                 
s=m=0.33m.
(2)第一次碰撞后车运动到速度为零时,滑块仍有向右的速度,滑动摩擦力使车以相同的加速度重新向右加速,如果车的加速过程持续到与墙第二次相碰,则加速过程位移也为s,可算出第二次碰墙前瞬间的速度大小也为2m/s,系统的总动量将大于第一次碰墙后的动量,这显然是不可能的,可见在第二次碰墙前车已停止加速,表明第二次碰墙前一些时间车和滑块已相对静止.
设车与墙第二次碰撞前瞬间速度为v2,则Mv1-mv1=(M+m)v2     
v2==
(3)车每次与墙碰撞后一段时间内,滑块都会相对车有一段向右的滑动,由于两者相互摩擦,系统的部分机械能转化为内能,车与墙多次碰撞后,最后全部机械能都转化为内能,车停在墙边,滑块相对车的总位移设为l,则有
0-=-μMgl                
l=
平板车的长度不能小于1m.
答:(1)平板车第一次与墙壁碰撞后能向左运动的最大距离为0.33m.滑块的速度为1m/s.
(2)平板车第二次与墙壁碰撞前的瞬间速度为0.67m/s.
(3)为使滑块不会从平板车右端滑落,平板车l至少要有1m.
点评:本题综合考查了动量守恒定律、动能定理、能量守恒定律,综合性较强,对学生的能力要求较高,要理清平板车和滑块的运动情况,选择合适的规律进行求解.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

光滑水平地面上停放着甲、乙两辆相同的平板车,一根轻绳跨过乙车的定滑轮(不计定滑轮的质量和摩擦),绳的一端与甲车相连,另一端被甲车上的人拉在手中,已知每辆车和人的质量均为30kg,两车间的距离足够远.现在人用力拉绳,两车开始相向运动,人与甲车保持相对静止,当乙车的速度为0.5m/s时,停止拉绳.求:
①人在拉绳过程做了多少功?
②若人停止拉绳后,至少以多大速度立即从甲车跳到乙车才能使两车不发生碰撞?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网光滑水平地面上停放着一辆质量m=2kg的平板车,质量M=4kg可视为质点的小滑块静放在车左端,滑块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.3,如图所示.一水平向右的推力F=24N作用在滑块M上0.5s撤去,平板车继续向右运动一段时间后与竖直墙壁发生碰撞,设碰撞时间极短且车以原速率反弹,滑块与平板之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,平板车足够长,以至滑块从平板车右端滑落,g取10m/s2.求:
(1)平板车第一次与墙壁碰撞后能向左运动的最大距离s多大?此时滑块的速度多大?
(2)平板车第二次与墙壁碰撞前的瞬间速度 v2多大?
(3)为使滑块不会从平板车右端滑落,平板车l至少要有多长?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网[物理--选修3-5]
(1)以下关于核反应的叙述中正确的是
 
(填入正确选项前的字母)
A.重核裂变的产能效率比轻核聚变的产能效率更高
B.核子(中子、质子)结合成原子核一定有质量亏损,释放出能量
C.β衰变释放出的高速粒子,是来自于绕原子核运转的外层电子
D.有16个放射性元素的原子核,当其中有8个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期
(2)光滑水平地面上停放着甲、乙两辆相同的平板车,一根轻绳跨过乙车的定滑轮(不计定滑轮的质量和摩擦),绳的一端与甲车相连,另一端被甲车上的人拉在手中,已知每辆车和人的质量均为30kg,两车间的距离足够远.现在人用力拉绳,两车开始相向运动,人与甲车保持相对静止,当乙车的速度为0.5m/s时,停止拉绳.求:
(1)人在拉绳过程做了多少功?
(2)若人停止拉绳后,至少以多大速度立即从甲车跳到乙车才能使两车不发生碰撞?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,光滑水平地面上停放着一辆质量为M的小车,小车的左侧靠在竖直墙壁上,半径为R的四分之一光滑圆弧轨道AB的最低点B与水平轨道BD平滑相接,车的右端固定有一个轻质弹簧,水平轨道BC段粗糙,CD段光滑.现有一可视为质点的质量为m物块从A点正上方h=R处无初速度下落,恰好落入小车沿圆轨道滑动,然后沿水平轨道滑行,与弹簧相接触并压缩弹簧,最后又返回到B相对于车静止.已知M=3m,物块与水平轨道BC间的动摩擦因数为μ,不考虑空气阻力和物块落入圆弧轨道时的能量损失.求
(1)物块下落后由A滑至B处时,对轨道的压力大小;
(2)水平轨道BC段的长度;
(3)压缩弹簧过程中,弹簧所具有的最大弹性势能.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

(2008?蓟县二模)光滑水平地面上停放着甲、乙两辆相同的平板车,一根轻绳跨过乙车的定滑轮,绳的一端与甲车相连,另一端被甲车上的人拉在手中,已知每辆车和人的质量均为30kg,两车间的距离为4m,现在人用力拉绳,两车开始相向运动,人与甲车保持相对静止,当两车间的距离为1m时乙车的速度为0.5m/s,并停止拉绳.求:
(1)停止拉绳时甲车运动的位移多大?
(2)人拉绳过程做了多少功?
(3)若人停止拉绳后立即以相对地面0.35m/s的速度从甲车跳到乙车,则两车是否会发生碰撞?

查看答案和解析>>

同步练习册答案