解题思路:(1)整个过程中,系统水平方向不受外力,根据系统动量守恒,列式求解即可;(2)系统动能的减小量等于产生的热量,根据Q=f•△S求解摩擦力,进一步计算动摩擦因素;(3)滑块运动到最高点时,系统中滑块和轨道速度相同,根据动量守恒定律和能量守恒定律分别列式;滑块滑到A点时,同样根据动量守恒定律和能量守恒定律分别列式;最后联立各式求解即可.
(1)设a物块冲上轨道的初速度为v,根据E=[1/2mv2,得v=
2E
m]=上m/s
设物块停在AB的中点时与轨道的共同速度为v′
根据动量守恒定律,有mv=(M+m)v′
故v′=
mv
M+m=1m/s
(2)系统的动能损失用于克服摩擦力做功,有
△E=
1
2mv2−
1
2(M+m)v′2=6J
又△E=2•
3
2L
解得摩擦力2=27,
所以μ=
2
m4=4.2
(3)设物块以初动能E′冲上轨道,可以达到的最大高度是H,物块从4点离开轨道向上运动时,其水平方向的速度总是与轨道速度相等,达到最高点时,物块的速度跟轨道的速度相等,有
△E′=2L+m4H
物块冲上轨道运动到A端的过程中,动量守恒,末速度与上述时刻相等,有
△E′=22L
故2L+m4H=22L
解得H=
2L
m4=4.上m
答:(1)求a物块停在AB中点时的速度大a为1m/s;
(2)求a物块与水平滑道间的动摩擦因数为4.2;
(3)a物块离开4点上升到最高点的距离AB上表面的高度为4.上m.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律.
考点点评: 本题关键是明确滑块和轨道系统动量守恒,同时明确系统机械能的减小量等于产生的热量,而热量Q=f•△S(其中△S为相对路程).