解题思路:(1)根据能量守恒求解弹簧的最大弹性势能(2)物块P与滑块Q碰后最终与小车保持相对静止由动量守恒求解小车最后的速度(3)P与Q碰撞前后动量守恒列出等式,由动能定理求出物块P与滑块Q碰后速度,再由牛顿第二定律和运动学公式求解.
(1)设弹簧的最大弹性势能为Epm
根据能量守恒得μ1m1g(sBA+sAC)=Epm−
1
2m1
v2c①
得Epm=5.8J
(2)设物块P与滑块Q碰后最终与小车保持相对静止,其共同速度为v
由动量守恒m1vc=(m1+m2+M)v②
v=0.4m/s
(3)设物块P与滑块Q碰后速度分别为v1和v2,P与Q在小车上滑行距离分别为S1和S2
P与Q碰撞前后动量守恒m1vc=m1v1+m2v2③
由动能定理 μ2m1gS1+μ2m2gS2=[1/2m1
v21+
1
2m2
v22−
1
2(m1+m2+M)v2④
由③④式联立得v1=1m/s
v2=2m/s
方程的另一组当 v2′=
2
3m/s时,v1′=
5
3m/s,v1′>v2′不合题意舍去.
设滑块Q与小车相对静止时到桌边的距离为S,Q 在小车上运动的加速度为a
由牛顿第二定律-μ2m2g=ma
a=-1m/s2
由匀变速运动规律S=
v22−v2
2a]
S=1.92m
答:(1)弹簧的最大弹性势能是5.8J;
(2)小车最后的速度v是0.4m/s;
(3)滑块Q与车相对静止时Q到桌边的距离是1.92m.
点评:
本题考点: 弹性势能;牛顿第二定律.
考点点评: 本题综合考查了动能定理、动量守恒定律以及能量守恒定律,综合性较强,对学生的能力要求较高,关键需理清运动过程,选择合适的规律进行求解.