1、
如图所示,一辆质量是m=2kg的平板车左端放有质量M=3kg的小滑块,滑块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.4,开始时平板车和滑块共同以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右运动,并与竖直墙壁发生碰撞,设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变,但方向与原来相反.平板车足够长,以至滑块不会滑到平板车右端.(取g=10m/s2)求:
(1)平板车第一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离.
(2)平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度v.
(3)为使滑块始终不会滑到平板车右端,平板车至少多长?
(1)
解:设第一次碰墙壁后,平板车向左移动s,速度为0.
由于系统总动量向右,平板车速度为零时,滑块还在向右滑行.
由动能定理得
﹣μMgS=0﹣ m ①
s= ②
代入数据得s= m ③
(2)
解:假如平板车在第二次碰撞前还未和滑块相对静止,那么其速度的大小肯定还是2m/s,滑块的速度则大于2m/s,方向均向右.这样就违反动量守恒.
所以平板车在第二次碰撞前肯定已和滑块具有共同速度v.此即平板车碰墙前瞬间的速度.
Mv0﹣mv0=(m+M)v ④
∴v= v0 ⑤
代入数据得v= v0=0.4m/s ⑥
(3)
解:平板车与墙壁发生多次碰撞,最后停在墙边.设滑块相对平板车总位移为l,
根据能量守恒则有:
(M+m) =μMgl ⑦
l= ⑧
代入数据得l= m
l即为平板车的最短长度
1、系统总动量向右,平板车速度为零时,滑块还在向右滑行,由动能定理列出等式求解2、假如平板车在第二次碰撞前还未和滑块相对静止,就违反动量守恒,所以平板车在第二次碰撞前肯定已和滑块具有共同速度.根据动量守恒定律列出等式求解3、根据能量守恒列出等式求解
【考点精析】本题主要考查了动量守恒定律的相关知识点,需要掌握动量守恒定律成立的条件:系统不受外力或系统所受外力的合力为零;系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多;系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变才能正确解答此题.
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