(2009•茂名二模)质量为M=3kg的长木板置于光滑水平面上,木板左侧放置一质量为m=1kg的木块,右侧固定一轻弹簧,

(2009•茂名二模)质量为M=3kg的长木板置于光滑水平面上,木板左侧放置一质量为m=1kg的木块,右侧固定一轻弹簧,处于原长状态,弹簧下端木板光滑,弹簧左侧木板与木块间的动摩擦因数为μ=0.15,如图所示.现给木块v0=4m/s的初速度,使之向右运动,当木板与木块向右运动中,弹簧被压缩到最短时,长木板恰与竖直墙壁相碰,碰撞过程时间极短,长木板速度方向改变,大小不变.最后,木块恰好停在木板的左端.求:(g=10m/s2
(1)整个运动过程中弹簧所具有的弹性势能的最大值;
(2)木块自弹簧原长处返回木板左端的时间(结果可以保留根式).
烂醉如泥120 1年前 已收到1个回答 举报

xhjack 幼苗

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解题思路:(1)以木板与木块组成的系统为研究对象,在它们打到速度相等的过程中,系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出它们的共同速度.当木板与木块速度相同时,弹簧的压缩量最大,弹簧弹性势能最大,由动量守恒电路与能量守恒定律列方程,在木块与弹簧分离后到两者速度再次相等时,应用动量守恒定律与能量守恒定律列方程,解方程组可以求出弹簧的最大弹性势能.
(2)木块向左返回过程中,弹簧恢复原长时,根据动量守恒和能量守恒可求得两个物体的速度大小.对木块:向左返回至弹簧恢复原长的过程,根据牛顿第二定律可求得加速度,由运动学公式求得时间.

(1)以木块与木板组成的系统为研究对象,从木块开始运动到两者速度相同的过程中,系统动量守恒,由动量守恒定律可得:mv0=(M+m)v1,解得v1=1m/s.
木板与墙壁碰后返回,木块压缩弹簧,当弹簧压缩到最短时,木块与木板速度相等,在此过程中 两者组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可得:Mv1-mv1=(M+m)v2,解得:v2=0.5m/s;
当弹簧压缩到最短时,弹簧弹性势能最大,由能量守恒定律可得:[1/2]mv02=[1/2](M+m)v22+EPm+Q,
当木块到达木板最左端时两者速度相等,在此过程中,系统动量守恒,
由动量守恒定律可得:Mv1-mv1=(M+m)v3,解得:v3=0.5m/s;
从木块开始运动到木块再回到木板最左端的整个过程中,
由能量守恒定律可得:[1/2]mv02=[1/2](M+m)v32+2Q,
解得:Q=3.75J,EPm=3.75J;
(2)木块向左返回过程中,弹簧恢复原长的瞬间,设木块、木板的速度分别为v4、v5
由动量守恒定律得:(M+m)v3=mv4+mv5
由能量守恒定律得:[1/2](M+m)v32+Ep2[1/2m
v24]+[1/2m
v25]
解得:v4=
2+3
10
4m/s(舍去负值)
设木块自弹簧原-长处返回木块左端时间为t,加速度为a,对木块由牛顿第二定律得:
-μmg=ma
由运动学公式得:v3-v4=at
解得:t=

10
2s
答:
(1)整个过程中弹簧所具有的弹性势能的最大值Epm=3.75J.
(2)木块自弹簧原长处返回木板左端的时间为

10
2s.

点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.

考点点评: 分析物体的运动过程,熟练应用动量守恒定律与能量守恒定律,即可正确解题;分析清楚物体的运动过程是正确解题的关键.

1年前

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