问题 问答题

固定在水平地面上光滑斜面倾角为θ.斜面底端固定一个与斜面垂直的挡板,一木板A被放在斜面上,其下端离地面高为H,上端放着一个小物块B,如图所示.木板和物块的质量均为m.相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmgsinθ(k>1),把它们由静止释放,木板与挡板发生碰撞时,时间极短,无动能损失,而物块不会与挡板发生碰撞.求:

(1)木板第一次与挡板碰撞弹回沿斜面上升过程中,物块B的加速度a1大小和方向;

(2)从释放木板到木板与挡板第二次碰撞的瞬间,木板A运动的路程s;

(3)从释放木板到木板和物块都静止,木板和物块系统损失的机械能E0

答案

(1)、木板第一次上升过程中,对物块受力分析,受到竖直向下的重力、垂直于斜面的支持力和沿斜面向上的摩擦力作用,设物块的加速度为a物块

则物块受合力  F物块=kmgsinθ-mgsinθ…①

由牛顿第二定律 F物块=ma物块…②.

联立①②得:a物块=(k-1)gsinθ,方向沿斜面向上.

(2)设以地面为零势能面,木板第一次与挡板碰撞时的速度大小为v1,由机械能守恒有:

1
2
×2
mv21
=2mgH

解得:v1=

2gH

设木板弹起后的加速度a,由牛顿第二定律有:

 a=-(k+1)gsinθ

S板第一次弹起的最大路程:S1=

-v21
2a板

解得:S1=

H
(k+1)sinθ

木板运动的路程S=

H
sinθ
+2S1=
(k+3)H
(k+1)sinθ

(3)设物块相对木板滑动距离为L

根据能量守恒有:mgH+mg(H+Lsinθ)=kmgsinθL

损失机械能 E0=fL=kmgsinθL                           

解得   E0=

2kmgH
k-1

答:(1)木板第一次与挡板碰撞弹回沿斜面上升过程中,物块B的加速度a1大小是(k-1)gsinθ,方向沿斜面向上;

(2)从释放木板到木板与挡板第二次碰撞的瞬间,木板A运动的路程是

(k+3)H
(k+1)sinθ

(3)从释放木板到木板和物块都静止,木板和物块系统损失的机械能是

2kmgH
k-1

单项选择题 A1型题
单项选择题