高中物理 第二问请帮我解决一下

如题所述

(1)
弹性势能最大处,位于B点,木块在A点的动能转化成弹簧的势能并用于摩擦力做功。
所以1/2mv²=1/2ks²+mgμs
得最大弹性势能1/2ks²=1/2mv²-mgμs=5.25J

(2)
先计算木块从B点回到A点,的速度,在从A到B回到A的过程中,弹性的弹性势能变化为0,木块消耗动能用于摩擦力做功,先求出木块回到A点是的速度V1,1/2mv²-2mgμs=1/2mV1²,V1=3m/s
小木块动能=1/2mv1²=4.5J,

如果木块到达小车的最高点,势能mgR=5J,所以木块不可能到达小车的最高点。木块的运动轨迹是,从A点冲上小车,如果小车粗糙面足够长,木块就留在粗燥面上,如果粗燥面足够短,木块上冲到自己所能达到的最高点后,沿原路返回,刚好停在小车的边缘,并与小车等速。

在此过程中,木块的动能转化成木块和小车的动能,以及木块在粗燥面上的能量消化(来回),
即 1/2mv1²=1/2(m+M)V2²+2mgμL

另外小车和木块组成的系统不受外力的作用,动量守恒。即mV1=(m+M)V2,得V2=1m/s

把V2=1m/s,代入 1/2mv1²=1/2(m+M)V2²+2mgμL,求得最短长度L=0.5m追问

请问为什么是小车边缘啊

追答

本题,求的是粗糙面最短的长度L:此时,木块的运动轨迹应该是:
木块一开始冲上小车,滑过粗糙面,沿圆弧继续上滑(不会到达小车 的最高点,也就是木块不会向前滑出小车),然后回头,再经过粗糙面,正好停在小车的最右侧,之后跟小车一起运动。

为什么木块停在右侧边缘是满足条件的解,分析如下:

小车的粗糙面的长度,从长到短,小车的运动轨迹分别如下4种情况:

1)L很长,木块冲上小车后,在粗糙面上滑一段距离后,就停下来了,和小车一起运动(和小车速度相等)。
2)L比1)短一点,木块冲到小车上后,滑到粗糙面最左侧,速度还比此时的小车大,沿光滑圆弧向上,到最高点(不是小车的最高点,这个前面分析过,达不到),然后回头,再滑入粗糙面,停在中途。
3)L比2)再短一点,开始同2),不过在圆弧上的最高点比2)高,回头,正好停在小车的最右侧边缘,这时木块和小车的相对速度为0,这就是本题需要解答的。
4)L比3)还要短,开始同2),在圆弧上的最高点比3)还要高,回头,到小车最右侧时,木块和小车之间存在相对速度,木块继续向前,从小车上掉下来。

根据动量平衡,小车和木块速度相等时,小车和木块的速度V2=1m/s
动能损失:1/2mv1²—1/2(m +M)V2²=4.5-1.5=3J,动能损失于摩擦力做功。mgμS=3J,s=1m

所以:
如果 木块L≥1m,就是上面的1)情况。木块停在离右侧的1m处。
如果 0.5< L<1m, ,就是上面2)情况,停在离左侧水平面的 1-Lm处
如果 L=0.5m,就是上面3)情况,也是本题要解答的。类比2)停在离左侧的1-0.5=0.5m处
如果 L<0.5m,就是上面4)情况,木块从小车右侧掉下来了。所以小车的粗燥面(即水平部分)的长度无论如何不能短于0.5m。

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第1个回答  2015-01-07
1 动能减去摩擦生热等于最大弹性势能为5.25焦耳
2 返回至A点的速度为3米每秒 因为动能不足以达到圆弧最高点 所以不用考虑小物块飞出圆弧 根据水平动量守恒得最终系统速度为1米每秒 若使L最短 则小物块肯定是往回返时停止的 (相对小车)逆推一下 设在水平轨道上往回返时还能返L(对地) 则速度为
第2个回答  2015-01-07
(1)能量守恒
1/2mv0^2=μmgs+Ep
Ep=5.25j
(2)由动能定理得
-2μmgs=1/2mv^2-1/2mv0^2 v=√3m/s
对小车和物块组成的系统
由动量守恒
mv=(m+M)V' V'=√3/3m/s
由能量守恒
1/2mv^2=1/2(m+M)V'^2+2μmgL
L=1/6m本回答被网友采纳
第3个回答  2015-01-07
这个太深奥追问

你会吗

他们的解释我听不懂所以拿上来问问