(2014•朝阳区一模)如图1所示,木板A静止在光滑水平面上,一小滑块B(可视为质点)以某一水平初速度从木板的左端冲上木

1个回答

  • 解题思路:(1)以AB整体分析,整个过程动量守恒;

    (2)滑块B以以v1=3.0m/s和v2=7.5m/s的初速度冲上木板A,木板A最终速度的大小也为v=1.5m/s,说明一个滑块未掉下达到共同速度,利用动量守恒定律可求两物体质量关系,速度大时,滑块滑下,根据运动学公式求解即可;

    (3)两个过程,滑块初速度较小时,滑块掉不下来根据动量守恒定律,寻找关系;当速度较大时,滑块滑下,根据相对位移不变为木板长度列式找关系.

    (1)设向右为正方向,根据动量守恒定律得:mv0=(M+m)v

    解得:v=

    mv0

    m+M

    (2)由题意得:

    滑块B以v1=3.0m/s的初速度冲上木板A,滑块未掉下就达到共同速度,由动量守恒定律得:

    mv1=(M+m)v

    即:3m=1.5(m+M)

    解得:M=m ①

    当滑块B以v1=7.5m/s的初速度冲上木板A,滑块掉下

    由牛顿第二定律得:

    对滑块:a1=

    μmg

    m=μg=0.3×10m/s2=3m/s2

    对木板:a2=

    μmg

    M=μg=0.3×10m/s2=3m/s2

    滑块在木板上运动时间为:t=

    v

    a1=

    1.5

    3s=0.5s

    这段时间内滑块前进的位移为:x1=v0t−

    1

    2a1t2=7.5×0.5−

    1

    2×3×0.52m=3.375m

    木板前进的位移为:x2=

    1

    2a2t2=

    1

    2×3×0.52m=0.375m

    木板A的长度为:L=x1-x2=3.375-0.375m=3m

    (3)滑块的速度比较小时,滑块掉不下去,

    根据动量守恒得:

    滑块和木板的速度相同为:v=

    mv0

    m+M,即v与v0成正比,

    当滑块初速度比较大时,滑块掉下,相对位移不变,设滑块掉下去时,木板的速度为v;

    滑块在木板上运动时间为:t=

    v

    a2=

    v

    3

    这段时间内滑块前进的位移为:x1=v0t−

    1

    2a1t2=v0×

    v

    3−

    1

    2×3×(

    v

    3)2=

    vv0

    3−

    v2

    6

    木板前进的位移为:x2=

    1

    2a2t2=

    1

    2×3×(

    v

    3)2=

    v2

    6

    L=x1−x2=

    vv0

    3−

    v2

    6−

    v2

    6=

    vv0−v2

    3

    即:v0=v+

    9

    v,

    当且仅当v=

    9

    v,即v=3m/s时,v0有最小值,即当v0≥3+

    9

    3m/s=6m/s,滑块滑下木板,

    其图象如图所示:

    答:(1)求木板A最终的速度v=

    mv0

    m+M.

    (2)木板A的长度L=3m.

    (3)见上图.

    点评:

    本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

    考点点评: 本题是动量守恒定律与动能定理、能量守恒定律的综合运用,分析清楚物体的运动过程,把握物理规律是关键.

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