問題詳情:
固定在水平地面上光滑斜面傾角爲θ,斜面底端固定一個與斜面垂直的擋板,一木板A被在斜面上,其下端離地面高爲H,上端放着一個小物塊B,如圖所示.木板和物塊的質量均爲m,相互間最大靜摩擦力等於滑動摩擦力kmgsinθ(k<1),把它們由靜止釋放,木板與擋板發生碰撞時,時間極短,無動能損失,而物塊不會與擋板發生碰撞.求:
(1)木板第一次與擋板碰撞*回沿斜面上升過程中,物塊B的加速度;
(2)從釋放木板到木板與擋板第二次碰撞的瞬間,木板運動的路程s
(3)從釋放木板到木板和物塊都靜止,木板和物塊系統損失的機械能.
【回答】
功能關係;牛頓第二定律.
【分析】(1)木板上升時,對物塊受力分析,在沿斜面方向上由牛頓運動定律列式求解,便可求出物塊的加速度.
(2)此題要分段進行計算,第一段是木板開始下落直至第一次與擋板碰撞的過程,由幾何關係可求出此過程的路程爲,第二段是從第一次與擋板碰撞到第一次運動到最高點,第三段是從最高點下落到第二次與擋板碰撞,後兩段路程相同.可由牛頓運動定律和運動學公式求得.
(3)損失機械能等於阻力所做的功.
【解答】解:(1)木板第一次上升過程中,對物塊受力分析,受到豎直向下的重力、垂直於斜面的支援力和沿斜面向上的摩擦力作用,設物塊的加速度爲a物塊,
則物塊受合力 F物塊=kmgsinθ﹣mgsinθ…①
由牛頓第二定律 F物塊=ma物塊…②.
聯立①②得:a物塊=(k﹣1)gsinθ,方向沿斜面向上.
(2)設以地面爲零勢能面,木板第一次與擋板碰撞時的速度大小爲v1,由機械能守恆有:
×2=2mgH
解得:v1=.
設木板*起後的加速度a板,由牛頓第二定律有:
a板=﹣(k+1)gsinθ
S板第一次*起的最大路程:S1=
解得:S1=
木板運動的路程S=+2S1=
(3)設物塊相對木板滑動距離爲L
根據能量守恆有:mgH+mg(H+Lsinθ)=kmgsinθL
損失機械能 E0=fL=kmgsinθL
解得 E0=
答:(1)木板第一次與擋板碰撞*回沿斜面上升過程中,物塊B的加速度a1大小是(k﹣1)gsinθ,方向沿斜面向上;
(2)從釋放木板到木板與擋板第二次碰撞的瞬間,木板A運動的路程是;
(3)從釋放木板到木板和物塊都靜止,木板和物塊系統損失的機械能是.
知識點:機械能守恆定律單元測試
題型:計算題