如图甲所示,光滑的水平地面上固定一长为L=1.7m的长木板C,板的左端有两个可视为质点的物块A和B,其间夹有一根长为1.0m的轻弹簧,弹簧没有形变,且与物块不相连。已知,A与木板C、B与木板C的动摩擦因数分别为和。假设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。现用水平力F作用于A,让F从零开始逐渐增大,并使B缓慢地向右移动0.5m,使弹簧储存了弹性势能E0 . 问:
(1)若弹簧的劲度系数为k=200N/m,以作用力F为纵坐标,物块A移动的距离为横坐标,试通过定量计算在图乙的坐标系中画出推力F随物块A位移的变化图线。
(2)求出弹簧储存的弹性势能E0的大小。
(3)当物块B缓慢地向右移动了0.5m后,保持A、B两物块间距不变,将其间夹有的弹簧更换,使得压缩量相同的新弹簧储存的弹性势能为12E0,之后同时释放三物体A、B和C,已被压缩的轻弹簧将A、B向两边弹开,求哪一物块先被弹出木板C?最终C的速度是多大?
(1)A与C间的摩擦力为
B与C间的摩擦力为
推力F从零逐渐增大,当增大到100N时,物块A开始向右移动压缩弹簧(此时B仍然保持静止),设压缩量为x,则力
当x=0.5m时,力,此时B将缓慢地向右移动。
B移动0.5m后,B离开木板C的右端0.2m,A离开木板C端0.1m。
作出力F随A位移的变化图线如图所示。
(2)在物块B移动前,力F作用于物块A,压缩弹簧使弹簧储存了弹性势能E0,物块A移动了s=0.5m,此后物块AB以相同的速度向右移动,弹簧储存的弹性势能不变。设物块A开始移动0.5m的过程中,力F做功W,由能量守恒有
(3)撤去力F之后,AB两物块给木板C的摩擦力的合力为零,故在物块AB滑离木板C之前,C仍静止不动。物块AB整体所受外力的合力也为零,其动量守恒,可得
由题可知,始终有
当物块B在木板C上向右滑动了0.2m,物块A则向左滑动了0.4m,但A离木板C的左端还有d=0.6m .可见,物块B先滑离木板C。
并且两物体的相对位移△s=0.4m+0.2m=0.6m0.5m(弹簧的压缩量),弹簧储存的弹性势能已全部释放,由能量守恒定律有
由此求出物块B滑离木板C时A物块的速度为vA=4m/s
设此后A滑离木板C时,物体A的速度,木板C的速度,有动量守恒定律有
由能量守恒有
将d=0.6m及有关数据代入上两式解得:
(不合题意舍弃)
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解
序号 | 抛出点的高度(m) | 水平初速度(m/s) | 水平射程(m) |
1 | 0.20 | 2.0 | 0.40 |
2 | 0.20 | 3.0 | 0.60 |
3 | 0.45 | 2.0 | 0.60 |
4 | 0.45 | 4.0 | 1.20 |
5 | 0.80 | 2.0 | 0.80 |
6 | 0.80 | 6.0 | 2.40 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解
10 5 |
4 2 |
13 7 |
14 7 |
4 2 |
17 8 |
9 4 |
4 2 |
12 6 |
55 25 |
1 1 |
55 25 |
1 0 |
3 |
4 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解
15 8 |
15 8 |
15 8 |
15 8 |
15 7 |
0 1 |
15 8 |
15 7 |
0 1 |
15 8 |
15 8 |
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com