质量为M的平板车P高h,质量为m的小物块Q的大小不计,位于平板车的左端,系统原来静止在光滑水平面地面上.一不可伸长的轻质
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解题思路:小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短,且无能量损失,满足动量守恒的条件且能量守恒.小物块Q在平板车P上滑动的过程中,二者相互作用,动量守恒,部分动能转化为内能.小物块Q离开平板车做平抛运动,求出小物块从开始运动到落地的水平距离,即为小物块Q落地时距小球的水平距离.

(1)、小球由静止摆到最低点的过程中,机械能守恒,则有:

mgR(1−cos60°)=

1

2m

v20

∴解得小物块到达最低点与Q碰撞之前瞬间的速度是:

v0=

gR

(2)、小球与物块Q相撞时,没有能量损失,满足动量守恒,机械能守恒,则知:

mv0=mv1+mvQ

[1/2m

v20=

1

2m

v21+

1

2m

v2Q]

由以上两式可知二者交换速度:v1=0,vQ=v0=

gR,

小物块Q在平板车上滑行的过程中,满足动量守恒,则有:

mvQ=Mv+m•2v

又知M:m=4:1

v=

1

6vQ =

gR

6

则小物块Q离开平板车时平板车的速度为2v=

gR

3.

(3)、小物块Q在平板车P上滑动的过程中,部分动能转化为内能,由能的转化和守恒定律,知:mgμL=

1

2m

v2Q−

1

2Mv2 −

1

2m×(2v) 2

解得平板车P的长度为:

点评:

本题考点: 机械能守恒定律;平抛运动;用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题;功能关系.

考点点评: 逐一分析物体间的相互作用过程,分析得到物体间相互作用时满足的规律:动量守恒、能量守恒等,进而求出要求的物理量.

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