如图所示,A为有光滑曲面的固定轨道,轨道底端的切线方向是水平的.质量M=40kg的小车B静止于轨道右侧,其上表面与轨道底

如图所示,A为有光滑曲面的固定轨道,轨道底端的切线方向是水平的.质量M=40kg的小车B静止于轨道右侧,其上表面与轨道底端在同一水平面上.一个质量m=20kg的物体C以2.0m/s的初速度从轨道顶端滑下,冲上小车B后经一段时间与小车相对静止并一起运动.若轨道顶端与底端的高度差h=1.6m.物体与小车板面间的动摩擦因数μ=0.40,小车与水平面间的摩擦忽略不计.(取g=10m/s2),求:
(1)物体与小车保持相对静止时的速度v;
(2)物体冲上小车后,与小车发生相对滑动经历的时间t;
(3)物体在小车上相对滑动的距离d.
倒跑的猫 1年前 已收到1个回答 举报

惊风破月 幼苗

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解题思路:(1)物体C从曲面下滑时只有重力做功,由机械能守恒定律(或动能定理)可以求出物体C滑到轨道底端时的速度,物体C滑上小车后在小车上运动,到两者相对静止的过程中,物体C与小车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出物体与小车保持相对静止时的速度v.
(2)物体在小车上滑动过程中,小车受到的合外力为物体C对小车的滑动摩擦力,对小车由动量定理可以求出物体C与小车发生相对滑动经历的时间t.
(3)物体C在小车上滑动时,克服摩擦力做功产生的热量为fd=μmgd,对物体C与小车组成的系统,应用能量守恒定律可以求出物体在小车上相对滑动的距离d.

(1)物体下滑过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mgh+[1/2]mv12=0+[1/2]mv22
即:20×10×1.6+[1/2]×10×22=0+[1/2]×20×v22
解得:v2=6m/s;
物体相对于小车板面滑动过程动量守恒,由动量守恒定律得:
mv2=(m+M)v,
即:20×6=(20+40)×v
解得:v=2m/s;
(2)对小车,在物体C在车上滑动过程中,由动量定理得:
μmgt=Mv-0,
即:0.4×20×10×t=40×2-0
解得:t=1s;
(2)物体C在小车上滑动过程中,由能量守恒定律得:
μmgd=[1/2]mv22-[1/2](m+M)v2
即:0.4×20×10×d=[1/2]×20×62-[1/2]×(20+40)×22
解得:d=3m;
答:(1)物体与小车保持相对静止时的速度为2m/s;
(2)物体冲上小车后,与小车发生相对滑动经历的时间为1s;
(3)物体在小车上相对滑动的距离为3m.

点评:
本题考点: 动量守恒定律;动能定理的应用.

考点点评: 本题是一道力学综合题,本题考查了求物体的速度、物体在小车上滑行的时间及相对距离,分析清楚物体的运动过程,应用机械能守恒定律、动量守恒定律、动量定理、能量守恒定律即可正确解题.

1年前

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