(2008•黄冈模拟)在光滑的水平面上,停着一辆平板小车,小车的质量为M=10kg.在小车左端A处放有质量为m=5kg的

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  • 解题思路:(1)根据动能定理求出滑块b滑到底端时的速度大小,与小车碰撞的瞬间,动量守恒,机械能守恒,根据动量守恒定律和能量守恒定律求出碰后瞬间小车的速度,以物体a与小车为系统,当两者相对静止时,速度相同,结合动量守恒定律和能量守恒定律求出L的大小.

    (2)当弹簧弹性势能最大时,a与小车速度也相等,结合能量守恒定律求出最大的弹性势能.

    (1)对小滑块b研究,根据动能定理得,M1gR=

    1

    2M1v12…①

    解得:v1=

    2gR=

    2×10×1.8m/s=6m/s.

    滑块b与小车碰撞的瞬间,滑块b和小车动量守恒,由于碰撞过程中没有能量损失,则能量守恒.

    则:M1v1=M1v2+Mv3… ②

    1

    2M1v12=

    1

    2M1v22+

    1

    2Mv32…③

    代入数据,根据②③两式得:v3=6m/s.

    物体a,与小车相互作用,设a与小车达到相对静止时,共同速度为v4,以物体a和小车为系统,由动量守恒定律:

    Mv2=(M+m)v4…④

    当a与小车在A点相对静止时,由能量守恒定律有:

    1

    2M

    v23=

    1

    2(M+m)

    v24+μmg•2L…⑤

    代入数据④⑤得:L=1.5m.

    (2)当弹簧弹性势能最大时,a与小车速度也相等,由能量守恒定律有

    1

    2M

    v23=

    1

    2(M+m)

    v24+Ep+μmg•L…⑥

    代入数据,由④⑥得,Ep=30J.

    答:(1)L的大小为1.5m.

    (2)弹簧在压缩过程中所具有的最大弹性势能为30J.

    点评:

    本题考点: 动量守恒定律;能量守恒定律.

    考点点评: 本题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,在运用动量守恒定律时,关键要合理地选择研究的系统.