Question

【題目】如圖所示,質(zhì)量mC=3kg的小車C停放在光滑水平面上,其上表面與水平粗糙軌道MP齊平,且左端與MP相接觸。軌道左側(cè)的豎直墻面上固定一輕彈簧,現(xiàn)用外力將小物塊B緩慢壓縮彈簧,當(dāng)離小車C左端的距離l=1.25m時(shí)由靜止釋放,小物塊B在軌道上運(yùn)動并滑上小車C,已知小物塊B的質(zhì)量mB=1kg,小物塊B由靜止釋放的彈性勢能EP=4.5J,小物塊B與軌道MP和小車C間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.2,取重力加速度g=10m/s2.

(1)求小物塊B滑上小車C時(shí)的速度大小vB；

(2)求小物塊B滑上小車C后，為保證小物塊B不從小車C上掉下來，求小車C的最小長度L；

(3)若小車C足夠長，在小物塊B滑上小車C的同時(shí)，在小車C右端施加一水平向右的F=7N的恒力，求恒力作用t=2s時(shí)小物塊B距小車C左端的距離x.

Answer 1

【答案】（1）2m/s （2）0.75m （3）0.4m

【解析】（1）小物塊B從釋放運(yùn)動到P的過程，根據(jù)功能關(guān)系有：EP=μmBgl+mBvB2
解得 vB=2m/s
（2）取B和C為研究對象，以向右為正方向，由動量守恒定律得
mBvB=（mB+mC）v
解得 v=0.5m/s
又由系統(tǒng)的能量守恒有mBvB2-（mB+mC）v2=μmBgL
解得 L=0.75m
（3）物塊B滑上小車C后，將先做勻減速運(yùn)動，其加速度大小為 aB=μg=2m/s2．
小車C將先做勻加速運(yùn)動，其加速度大小
代入數(shù)據(jù)解得 aC=3m/s2．
設(shè)經(jīng)過時(shí)間t1時(shí)B、C有共同速度v共，則 v共=vB-aBt1=aCt1．
解得 v共=1.2m/s，t1=0.4s
物塊B對地的位移

小車C對地的位移