2018版物理选修3-5鲁科版:专题4 动量和能量观点的综合应用
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解析 小物块从A下滑到B的过程中,小车保持静止,对物块由机械能守恒定律得

mgR=mv

从B到C的过程中,小车和物块组成的系统水平方向动量守恒,有mv0=(m+M)v1

从B到C的过程中,由功能关系得

μmgΔs=mv-(m+M)v

联立各式得Δs=R.

4.如图4所示,质量m1=0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上,车长L=1.5 m,现有质量m2=0.2 kg可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2 m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止.物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10 m/s2,求:

图4

(1)物块在车面上滑行的时间t;

(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0′不超过多少.

答案  (1)0.24 s (2)5 m/s

解析 (1)设物块与小车相对静止时的共同速度为v,以水平向右为正方向,

根据动量守恒定律有m2v0=(m1+m2)v

设物块与车面间的滑动摩擦力大小为f,

对物块应用动量定理有ft=m2(v0-v)

又f=μm2g

解得t=

代入数据得t=0.24 s.

(2)要使物块恰好不从小车右端滑出,须使物块到达车面最右端时与小车有共同的速度,设其为v′,则m2v0′=(m1+m2)v′

由功能关系有m2v0′2=(m1+m2)v′2+μm2gL

代入数据解得v0′=5 m/s

故要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0′不超过5 m/s.

5.置于光滑水平面上的 A、 B两球质量均为m,相隔一定距离,两球之间存在恒定斥力作用,初始时两球均被锁定而处于静止状态.现同时给两球解除锁定并给 A球一冲量I,使之沿两球连线射向 B球, B球初速度为零.在之后的运动过程中两球始终未接触,试求:

(1)两球间的距离最小时 B球的速度;