如图所示,小车停放在光滑的水平面上,小车的质量为M=8kg,在小车水平面A处放有质量为m=2kg的物块,BC是一段光滑的圆弧,在B点处与AB相接,物块与水平面AB部分问的动摩擦因数μ=0.2,现给物块一个I=10N•s的冲量,物块便沿AB滑行,并沿BC上升,然后又能返回,最后恰好回到A点处与小车保持相对静止,求:
(1)从物块开始滑动至返回A点整个过程中,因物块相对滑动而损失的机械能为多少?
(2)物块沿BC弧上升相对AB平面的高度为多少?
(3)小车上平面AB长为多少?

(1):设物块获得的初速度为
,由动量定理应有:I=m
-0…①
设物块与小车组成的系统相对静止时的共同速度为v,由动量守恒定律应有:
=(m+M)v…②
根据能量守恒定律应有:
=
-(m+M…③
联立①②③可得:
=20J;
(2):物块上升到最大高度时竖直速度为0,物块与小车具有相同的水平速度
,
在水平方向根据动量守恒定律应有:m
=(m+M)
…④
物块从A到上升到最高度过程,对物块与小车组成的系统由能量守恒定律应有:
m
-
(m+M=
+mgh…⑤
根据题意,
=
…⑥
联立①④⑤⑥解得:h=0.5m;
(3):根据“摩擦生热”公式应有:Q=f
=
μm…⑦;
联立⑥⑦两式并代入数据解得:
=2.5m;
答:(1)从物块开始滑动至返回A点整个过程中,因物块相对滑动而损失的机械能为20J
(2)物块沿BC弧上升相对AB平面的高度为0.5m
(3)小车上平面AB长为2.5m