(18分)如图所示,倾角 =30 的足够长光滑斜面固定在水平面上,斜面上放一长L=1.8m、质量M= 3kg的薄木

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-21
如图所示,倾角为 θ =30°的光滑斜面固定在水平地面上,斜面底端固定一垂直斜面的挡板。质量为 m =0.20k

(1)2m/s(2)(3)0.08 J (减少量) (1)对小球丙从顶端滑至乙处的过程,由动能定理得: mgL sin θ = mv 0 2 解得 v 0 ="2m/s " (5分)对小球丙和乙的碰撞过程,由于二者碰撞过程时间极短,所以碰撞过程小球丙和乙组成的系统沿斜面方向动量守恒。又由于二者碰撞过程没有机械能损失,且小球丙和乙的质量相同,所以二者碰后交换速度,所以碰后乙的速度为: v / = v 0 ="2m/s" (10分)(2)小球丙撤去后,乙先沿斜面向下运动,速度为零后再沿斜面向上运动,当甲第一次离开挡板时乙的速度为 v =2m/s,设此时乙的位置为 D 。可得乙在此过程中做简谐运动,以 B 为平衡位置, C 与 D 关于 B 对称。设 D 、 A 间距为 x 1 , A 、 B 间距为 x 2 , B 、 C 间距为 x 3 。则有:x3=" x1+" x2乙在 B 点时,对于乙,有: mg sin θ = k x 1 乙在 D 点时,对于甲,有: mg sin θ = k x 2 已知: x 2 + x 3 = △ L (15分)联立解得: x 1 = x 2 ="0.02" m x 3 ="0.04m " (18分)对于弹簧和乙组成的系统,从乙由C到D的过程中,由机械能守恒定律得:△Ep弹 = △Ep乙= mg(x1+x2+ x3)sinθ=" 0.08J " 即该过程中弹簧弹性势能的改变量为0.08 J (减少量) (21分)

(1)设两球在斜面上下滑的加速度为a,根据牛顿第二定律得:mgsin30°=ma 设A、B两球下滑到斜面底端所用时间分别为t1和t2,则:h1sin30°=12at12,h2sin30°=12at22所以:t=t1-t2代入数据得:t=1.6 s(2)设A球在水平面上经t0追上B球,则12a(t1+t0)2=gsin30°t1t0解得:t0=3?52s,所以滑块运动的时间t=t0+t1=5?52s.答:(1)为了保证A、B两球不会在斜面上相碰,t最长不能超过1.6 s(2)滑块A经5?52s追上滑块B.

(1) F≤30N;(2) 物块能滑离木板,1.2s,s=0.9m。