(2010•惠州二模)装有细砂的木箱在水平轨道上向右滑行,木箱和细砂的总质量为M,木箱与轨道间动摩擦因数为μ.一排人站在

(2010•惠州二模)装有细砂的木箱在水平轨道上向右滑行,木箱和细砂的总质量为M,木箱与轨道间动摩擦因数为μ.一排人站在O点右侧的水平轨道旁,O点与第一个人以及每相邻的两个人之间的距离都是L,如图所示.当木箱经过一人身旁时,此人就一质量为m的沙袋沿竖直方向投入到木箱内,已知M=4m,不计沙袋在空中的运动时间,且沙袋与木箱瞬间就获得共同速度.木箱停止运动时,箱内一共有两个沙袋.求木箱通过O点时速度v0的范围.
liudeming5212 1年前 已收到1个回答 举报

烟雨茶江 幼苗

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解题思路:木箱由O点滑行到第一个人的过程中,由动能定理得到木箱滑行到第一个人速度的表达式.第一个人将沙袋竖直投入木箱内,系统水平方向动量守恒,即可由动量守恒得到沙袋投入木箱后共同速度表达式.木箱由第一个人滑行到第二个人的过程中,运用动能定理得到木箱滑行到第二个人速度的表达式.第二个人将沙袋投入木箱,由动量守恒得到共同速度,要使v0最小时,此速度为0,即可求得 v0最小值.同理得到木箱滑行到第三个人时速度表达式,当此速度为零,v0最大,求出最大值,即可得解.

木箱由O点滑行到第一个人的过程中,由动能定理
-μMgL=[1/2]M
v21-[1/2M
v20] ①
第一个人将沙袋投入木箱,由动量守恒
Mv1=(M+m)
v′1 ②
木箱由第一个人滑行到第二个人的过程中,由动能定理
-μ(M+m)gL=[1/2(M+m)
v22]-[1/2(M+m)v1′2
第二个人将沙袋投入木箱,由动量守恒
(M+m)v2=(M+2m)v2′④
当v0最小时,v2=0 ⑤
由①②③可得v0=

82μgL
4] ⑥
木箱由第二个人滑行到第三个人的过程中,由动能定理
-μ(M+2m)gL=[1/2](M+2m)v32-=[1/2](M+2m)v2′2
当v0最大时,v3=0 ⑧
由①②③④⑦可得v3=

154μgL
4 ⑨
所以木箱在O点的速度范围

82μgL
4<v0

154μgL
4 ⑩
答:
木箱通过O点时速度v0的范围为

82μgL
4<v0

154μgL
4.

点评:
本题考点: 动量守恒定律;动能定理的应用.

考点点评: 本题采用归纳法研究物理过程,根据动能定理和动量守恒进行研究,要总结规律,得到速度最小和最大的条件进行求解.

1年前

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