(1) E p="21J"
(2) s 2="0.6m"
(3) t ="0.4s"
(1)因小车与 m 2先处于锁定状态,故可视小车与 m 2为整体。当小车与 m 2
的速度为 v 0时,物块 m 1、 m 2与小车M组成的系统动量守恒,设此时物块 m 1的速度为
v 1,由动量守恒定律可得: m 1v 1=( m 2+ M ) v 0(3分)
代入数据有: v 1="2m/s"
由能量守恒可知,弹簧最初的弹性势能:
(3分)
代入数据解得: E p="21J" (2分)
(2)因为小车第一次碰撞瞬间打开了锁定开关,且碰撞后小车的动量: P M= Mv 0,方向
向左。物块 m 2的动量: P m 2= m 2v 0,方向向右,由于 m 2> M ,故小车与 m 2组成的系统总动
量向右,所以经多次碰撞后,物块 m 2与小车都应停在墙壁处。(2分)
由能量守恒可知:
(2分)
代入数据可得: s 2="0.6m " (2分)
(3)当小车与物块 m 2之间有摩擦力作用时,小车作非匀速运动。
对物块 m 2,由动量定理可得: μm 2gt = m 2v 0(2分)
所以小车非匀速运动阶段所经历的总时间: t ="0.4s" (2分)