如图所示,光滑水平面MN上放两相同小物块A、B,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A、B(大小不计)与传送带间的动摩擦因数。物块A、B质量mA=mB=1kg。开始时A、B静止,A、B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A、B。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A、B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。
(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=mBvB …………………………………………………………………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。
由…………………………………………………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
又mA=mB所以,由⑤⑥⑦得
…………………………………………………2分
解得 W ≥8J……………………………………………………………1分