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如图所示,在一光滑的水平面上有两块高度相同的木板B和C,C的右端固定一轻质弹簧,重物A位于B的右端.A、B、C的质量均为m.现A和B以同一速度v0滑

题文

如图所示,在一光滑的水平面上有两块高度相同的木板B和C,C的右端固定一轻质弹簧,重物A(视为质点)位于B的右端.A、B、C的质量均为m.现A和B以同一速度v0滑向静止的C,B和C发生正碰.碰后B和C粘在一起运动,A在C上滑行,与弹簧相碰后返回,恰好停在木板C的左端.试求:
(1)A停在木板C的左端后A、B、C共同运动的速度v;
(2)整个过程中系统克服摩擦力做功而产生的内能W;
(3)若重物A与木板C间的动摩擦因数为μ,求重物A对木板C相对位移的最大值sm及系统的最大弹性势能Epm

魔方格

题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)A、B、C三个物体组成的系统动量守恒,设达到的共同运动速度为v,则:
2mv0=3mv
解得:v=23v0
(2)B和C发生正碰,B和C组成的系统在碰撞前后动量守恒,设B和C粘在一起运动的速度为v1,则:
     mv0=2mv1
解得:v1=12v0
设整个过程系统克服摩擦力做功而产生的内能为W,则:
    W=12mv20+122mv21-123mv2=112mv20
(3)重物从左向右相对木板C的位移由零到最大过程中,克服摩擦力做功而产生的内能为全程产生内能W的一半.
设相对位移的最大值为sm,则:fsm=12W 
而:f=μmg  
故:sm=W2f=v2024mg
弹簧压缩到最短时,弹簧的弹性势能(即系统的弹性势能)为最大值Epm,此时三者速度相同,也为v=23v0,由能量守恒定律得:
EPm=12mv20+122mv21-123mv2-12W=124mv20
答:(1)A停在木板C的左端后A、B、C共同运动的速度v=23v0;
(2)整个过程中系统克服摩擦力做功而产生的内能W=112mv20;
(3)若重物A与木板C间的动摩擦因数为μ,求重物A对木板C相对位移的最大值sm及系统的最大弹性势能为124mv20.

解析

23

考点

据考高分专家说,试题“如图所示,在一光滑的水平面上有两块高度相.....”主要考查你对 [动量守恒定律 ]考点的理解。

动量守恒定律

动量守恒定律:
1、内容:一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
2、表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
3、动量守恒定律成立的条件:
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零;
②系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多,如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多,可以忽略不计;
③系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。
4、动量守恒的速度具有“四性”:
①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性。

动量守恒定律与机械能守恒定律的比较:


如图所示,在一光滑的水平面上有两块高度相同的木板B和C,C的右端固定一轻质弹簧,重物A位于B的右端.A、B、C的质量均为m.现A和B以同一速度v0滑


如图所示,在一光滑的水平面上有两块高度相同的木板B和C,C的右端固定一轻质弹簧,重物A位于B的右端.A、B、C的质量均为m.现A和B以同一速度v0滑


如图所示,在一光滑的水平面上有两块高度相同的木板B和C,C的右端固定一轻质弹簧,重物A位于B的右端.A、B、C的质量均为m.现A和B以同一速度v0滑

系统动量守恒的判断方法:

方法一:南动量守恒的条件判断动量守恒的步骤如下:
(1)明确系统由哪几部分组成。
(2)对系统中各物体进行受力分析,分清哪些是内力,哪些是外力。
(3)看所有外力的合力是否为零,或内力是否远大于外力,从而判断系统的动量是否守恒。
方法二:南系统动量变化情况判断动量守恒方法如下:
(1)明确初始状态系统的总动量是多少。
(2)对系统内的物体进行受力分析、运动分析,确定每一个物体的动量变化情况。
(3)确定系统动量变化情况,进而判定系统的动量是否守恒。

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