问题 问答题

如图所示,光滑水平面MN上放两相同小物块AB,左端挡板处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带平滑连接,传送带水平部分长度L=8m,沿逆时针方向以恒定速度v=6m/s匀速转动。物块AB(大小不计)与传送带间的动摩擦因数。物块AB质量mA=mB=1kg。开始时AB静止,AB间压缩一轻质弹簧,弹簧左端固定在A上,右端不固定,贮有弹性势能Ep=16J。现解除锁定,弹开AB。物体B只在返回水平面MN后才与被弹射装置P弹回的A相碰。求:

(1)物块B沿传送带向右滑动的最远距离。

(2)物块B在皮带上的运动时间。

(3)若AB碰后互换速度,则弹射装置P必须给A做多少功才能让AB碰后B能从Q端滑出。

答案

(1)m<8m (2)4s (3) W ≥8J

(1)解除锁定弹开AB过程中,系统机械能守恒:

 …………………………………………………2分

由动量守恒有:

 mAvA=mBv…………………………………………………………………2分

由①②得: m/s  m/s ………………………………………1分

B滑上传送带匀减速运动,当速度减为零时,滑动的距离最远。由动能定理得:

 …………………………………………………2分

所以m<8m …………………………………………………1分

(2)物块B在皮带上运动期间,加速度一直是μg,在回到滑上皮带的位置时位移为0。

…………………………………………………2分

解得4s ………………………………………………………1分                                   

(3)设弹射装置给A做功为

…………………………………………………3分

AB碰后速度互换,B的速度 =B要滑出平台Q端,由能量关系有:

.…………………………………………………3分

mA=mB所以,由⑤⑥⑦得

 …………………………………………………2分

解得   W ≥8J……………………………………………………………1分

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