如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因...

來源:國語幫 2.64W

問題詳情:

如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因數為μ。勁度係數為k的水平輕*簧的右端O固定不動,其自由A與滑塊之間的距離為L。現給木板以水平向右的瞬時速度v0,滑塊將由靜止開始向右運動,與*簧接觸後經過時間t,滑塊向右運動的速度達到最大,設滑塊的速度始終小於木板的速度,*簧的形變是在**限度內,重力加速度大小為g,不計空氣阻力。求:

(1)滑塊剛接觸*簧時滑塊的速度v1大小和木板的速度v2大小;

(2)滑塊向右運動的速度達到最大值的過程中,*簧對滑塊所做的功W

(3)滑塊向右運動的速度最大值υm及其速度最大時滑塊與木板的右端之間的距離s

如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因...

【回答】

【標準解答】(1)滑塊接觸*簧之前,在滑動摩擦力作用下由靜止開始做勻加速直線運動了L距離,由動能定理:

μmgL=如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第2張mv12·································································································· ①(2分)

得:v1 =如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第3張······························································································ ②(1分)

對滑塊和木板組成的系統,由動量守恆定律:

Mv0 =Mv2 + mv1································································································ ③(2分)

得:v2 =v0 如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第4張 如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第5張·················································································· ④(1分)

(2)滑塊接觸*簧之後向右運動的過程中,當滑塊受到的滑動摩擦力與*簧的*力平衡時,滑塊的速度達到最大,此時*簧被壓縮的長度為x,則:

μmg=kx

x=如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第6張······································································································· ⑤(2分)

由於*簧的*力與*簧被壓縮的長度成正比,所以有

W=如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第7張kx · x=如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第8張················································································ ⑥(2分)

(3)滑塊向右運動的速度達到最大值時,設滑塊的最大速度為vm時木板的速度大小為v。在*簧被壓縮的長度x的過程中,對木板由動量定理:

 μmgt=MvMv2····························································································· ⑦(2分)

v=v0 如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第9張 如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第10張 如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第11張

分別對滑塊和木板,由動能定理:

μmgx + W=如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第12張mvm2 如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第13張mv12············································································· ⑧(2分)

 μmg(L + x + s) =如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第14張Mv2 如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第15張Mv02··································································· ⑨(2分)

υm =如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第16張······················································································ ⑩(1分)

s=如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第17張[v02 (v0 如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第18張 如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第19張 如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第20張)2] 如圖所示,質量為M且足夠長的木板在光滑的水平面上,其右端有一質量為m、可視為質點的滑塊,滑塊與木板間的動摩擦因... 第21張 L··························· (11)(1分)

【思維點拔】本題的關鍵在於平時對滑塊與滑板疊加問題的積澱,對木板在滑動摩擦力作用做勻減速直線運動,對滑塊在接觸*簧之前做勻加速直線運動,均可運用牛頓運動定律及運動學公式計算,但對滑塊在接觸*簧之後,所受的合外力為變力,則需用能量觀點解答。在接觸*簧之前,對滑塊和木板組成的系統,合外力為零,所以也可以根據動量守恆定律來解答,但在接觸*簧之後,對滑塊和木板組成的系統,合外力不為零,所以不能根據動量守恆定律來解答。對於*簧*力做功問題,由於*簧的*力與*簧被壓縮的長度成線*關係,所以可以用平均力來計算*力做功。

知識點:專題五 動量與能量

題型:綜合題

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