解题思路:(1)根据机械能守恒定律求出滑块到达轨道底端时的速度大小.
(2)滑块滑上小车,当两者速度达到相同时,小车的速度最大,根据动量守恒定律求出小车的速度.
(3)根据能量守恒定律求出系统产生的内能.
(4)根据摩擦力与相对路程的乘积等于产生的热量,求出车的最小长度.
(1)滑块由高处运动到轨道底端,由机械能守恒定律得:
mgH=[1/2]mv02,
解得:v0=
2gH;
(2)滑块滑上平板车后,系统水平方向不受外力,动量守恒.小车最大速度为与滑块共速的速度.滑块与小车组成的系统为研究对象,以滑块的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(m+M)v,
解得:v=
m
2gH
M+m;
(3)由能的转化与守恒定律可知,系统产生的内能等于系统损失的机械能,由能量守恒定律得:
Q=mgH-[1/2](M+m)v2=[MmgH/M+m];
(4)设小车的长度至少为L,对系统,克服阻力做功转化为内能:
Q=μmgL,
解得:L=[MH
μ(M+m);
答:(1)滑块到达轨道底端时的速度大小为
2gH;
(2)滑块滑上小车后,小车达到的最大速度为
m
2gH/M+m];
(3)该过程系统产生的内能为[MmgH/M+m];
(4)若滑块和车之间的动摩擦因数为μ,则车的长度至少为
MH
μ(M+m).
点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.
考点点评: 本题综合考查了机械能守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律,综合性较强,对学生的能力要求较高,需加强这方面的训练.