如图所示,倾角θ=37°的足够长光滑斜面上有一质量M=4kg的木板A,在A的上端有一质量m=2kg的物块B(可...
问题详情:
如图所示,倾角θ=37°的足够长光滑斜面上有一质量M=4kg的木板A,在A的上端有一质量m=2kg的物块B(可视作质点),物块B与木板A间的动摩擦因数μ=0.5,斜面底端有一挡板P,木板或者物块与挡板P碰撞后都会等速率反*。现将木板与物块同时由静止释放,释放时木板前端与挡板相距,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)木板A第1次碰挡板P时的速度多大?
(2)木板碰挡板后多长时间速度减为零?此过程中,物块B与木板A间因摩擦产生的热量是多少?(设物块B未滑离木板)
(3)若将木板换成质量不计、长L=2m的轻质板,其他条件不变,则碰挡板后物块B返回到达的最大高度?
【回答】
(1)2m/s(2)0.25s,6.5J(3)0.6m
【详解】
(1)分析可知,释放后A、B一起加速下滑
,
,
设木板碰挡板时速度为v,则
,
带入数据解得:
;
(2)碰后木板A减速上滑,设其加速度大小为aA,有:
,
,
故所求时间
,
木板A上滑距离
,
此过程中,物块B加速下滑,设其加速度大小为aB,有:
,
,
物块B下滑距离
故摩擦生热
;
(3)分析可知,此情形下轻质板碰挡板时A、B的速度仍为v=2m/s。由于A板质量不计,故A碰挡板后速度可认为始终保持为0,一直到物块B碰挡板后为止。对轻木板碰挡板后物块下滑过程,有:
解得:
,
物块B碰挡板后,带着轻木板B减速沿光滑斜面上滑,有:
,
解得:
;
知识点:牛顿运动定律的应用
题型:解答题
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