问题 问答题

如图7所示,光滑斜槽水平末端与停在光滑水平面上长为L="2.0" m的小车上表面在同一水平面上,小车右端固定一个弹性挡板(即物体与挡板碰撞时无机械能损失).一个质量为m="1.0" kg的小物块从斜槽上高h="1.25" m处由静止滑下冲上小车,已知小车质量M="3.0" kg,物块与小车间动摩擦因数为μ=0.45,g取10 m/s2.求整个运动过程中小车的最大速度.

图7

答案

1.5 m/s.

评分标准:①②③式各2分,④⑤⑥⑦式各1分.

物块滑到小车上时的初速度为v0,则mgh=mv20,v0="5" m/s                   ①

设物块与挡板相碰,则碰后瞬间小车速度最大,此时物块、小车速度分别为v1、v2

mv0=mv1+Mv2                                                                ②

μmgL=mv20-mv12-Mv22                                                 ③

所以2v22-5v2+3=0

所以v2="1" m/s或v2="1.5" m/s                                                     ④

讨论:①当v2="1" m/s时,v1="2" m/s>v2,此为碰前瞬间的速度                        ⑤

②当v2="1.5" m/s时,v1="0.5" m/s<v2,此为碰后瞬间的速度                           ⑥

即小车的最大速度为1.5 m/s                                                    ⑦

解答题
单项选择题