如图所示,光滑水平面MN上放两相同小物块A、B,左端挡板处有一弹

如图所示,光滑水平面MN上放两相同小物块AB,左端挡板处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带理想连接,传送带水平部分长度L=8m,沿逆时针方向以恒定速度v=6m/s匀速转动。物块AB(大小不计)与传送带间的动摩擦因数。物块AB质量mA=mB=1kg。开始时AB静止,AB间压缩一轻质弹簧,贮有弹性势能Ep=16J。现解除锁定,弹开AB。求:

1)物块B沿传送带向右滑动的最远距离。

2)物块B滑回水平面MN的速度

3)若物体B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的A在水平面上相碰,且AB碰后互换速度,则弹射装置P必须给A做多少功才能让AB碰后B能从Q端滑出。

答案

【解析】试题包括四个物理过程:弹簧解除锁定,AB相互弹开的过程,系统动量、机械能守恒。B滑上传送带匀减速运动的过程,用动能定理或动力学方法都可以求解。B随传送带匀加速返回的过程,此过程可能有多种情况,一直匀加速,先匀加速再匀速。BA的碰撞过程。遵守动量守恒定律。

1)解除锁定弹开AB过程中,系统机械能守恒:                                  

由动量守恒有: mAvA=mBvB               ①②得: m/s   m/s                  

B滑上传送带匀减速运动,当速度减为零时,滑动的距离最远。由动能定理得:

                      所以m                                  

2)物块B沿传送带向左返回时,先匀加速运动,物块速度与传送带速度相同时一起匀速运动,物块B加速到传送带速度v需要滑动的距离设为

                   9m                                      

说明物块B滑回水平面MN的速度没有达到传送带速度, =4m/s    

3)设弹射装置给A做功为              

AB碰后速度互换,B的速度  =              

B要滑出平台Q,由能量关系有:.      mA=mB

所以,由⑤⑥⑦                          

解得    W 8 J                                                

【点评】本题是一道动量、能量与动力学相结合的试题。试题的物理情景考生并不陌生,是对传送带类试题的创新。此类试题能够很好地将主干知识和基本方法揉合在一起进行考查,是一道难得的试题。从题目包含的考点看,涉及到受力分析、牛顿运动定律、运动学公式,动量、能量守恒等多个主干知识点,从题目包含的物理过程看,涉及到碰撞、匀变速运动等基本物理过程。试题较好地体现了《大纲》规定的对考生理解、推理、分析综合、应用数学处理物理问题等能力的考查要求。

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