(2014•朝阳区一模)如图1所示,木板A静止在光滑水平面上,一小滑块B(可视为质点)以某一水平初速度从木板的左端冲上木
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解题思路:(1)以AB整体分析,整个过程动量守恒;

(2)滑块B以以v1=3.0m/s和v2=7.5m/s的初速度冲上木板A,木板A最终速度的大小也为v=1.5m/s,说明一个滑块未掉下达到共同速度,利用动量守恒定律可求两物体质量关系,速度大时,滑块滑下,根据运动学公式求解即可;

(3)两个过程,滑块初速度较小时,滑块掉不下来根据动量守恒定律,寻找关系;当速度较大时,滑块滑下,根据相对位移不变为木板长度列式找关系.

(1)设向右为正方向,根据动量守恒定律得:mv0=(M+m)v

解得:v=

mv0

m+M

(2)由题意得:

滑块B以v1=3.0m/s的初速度冲上木板A,滑块未掉下就达到共同速度,由动量守恒定律得:

mv1=(M+m)v

即:3m=1.5(m+M)

解得:M=m ①

当滑块B以v1=7.5m/s的初速度冲上木板A,滑块掉下

由牛顿第二定律得:

对滑块:a1=

μmg

m=μg=0.3×10m/s2=3m/s2

对木板:a2=

μmg

M=μg=0.3×10m/s2=3m/s2

滑块在木板上运动时间为:t=

v

a1=

1.5

3s=0.5s

这段时间内滑块前进的位移为:x1=v0t−

1

2a1t2=7.5×0.5−

1

2×3×0.52m=3.375m

木板前进的位移为:x2=

1

2a2t2=

1

2×3×0.52m=0.375m

木板A的长度为:L=x1-x2=3.375-0.375m=3m

(3)滑块的速度比较小时,滑块掉不下去,

根据动量守恒得:

滑块和木板的速度相同为:v=

mv0

m+M,即v与v0成正比,

当滑块初速度比较大时,滑块掉下,相对位移不变,设滑块掉下去时,木板的速度为v;

滑块在木板上运动时间为:t=

v

a2=

v

3

这段时间内滑块前进的位移为:x1=v0t−

1

2a1t2=v0×

v

3−

1

2×3×(

v

3)2=

vv0

3−

v2

6

木板前进的位移为:x2=

1

2a2t2=

1

2×3×(

v

3)2=

v2

6

L=x1−x2=

vv0

3−

v2

6−

v2

6=

vv0−v2

3

即:v0=v+

9

v,

当且仅当v=

9

v,即v=3m/s时,v0有最小值,即当v0≥3+

9

3m/s=6m/s,滑块滑下木板,

其图象如图所示:

答:(1)求木板A最终的速度v=

mv0

m+M.

(2)木板A的长度L=3m.

(3)见上图.

点评:

本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

考点点评: 本题是动量守恒定律与动能定理、能量守恒定律的综合运用,分析清楚物体的运动过程,把握物理规律是关键.

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