Question

【題目】如圖所示，在光滑水平地面上有一固定的擋板，擋板左端固定一個(gè)輕彈簧�，F(xiàn)有一質(zhì)量M=3kg，長L=4m的小車AB（其中為小車的中點(diǎn)，部分粗糙，部分光滑）一質(zhì)量為m=1kg的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），放在車的最左端，車和小物塊一起以4m/s的速度在水平面上向右勻速運(yùn)動(dòng)，車撞到擋板后瞬間速度變?yōu)榱悖�但未與擋板粘連。已知車部分的長度大于彈簧的自然長度，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，小物塊與車部分之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，重力加速度。求：

（1）小物塊和彈簧相互作用的過程中，彈簧具有的最大彈性勢能；

（2）小物塊和彈簧相互作用的過程中，彈簧對小物塊的沖量；

（3）小物塊最終停在小車上的位置距端多遠(yuǎn)。

Answer 1

【答案】（1） （2）彈簧對小物塊的沖量大小為，方向水平向左。

（3）

【解析】

試題分析：（1）小物塊運(yùn)動(dòng)的加速度

①

根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式

②

由能量關(guān)系

③

由①②③式并代入數(shù)據(jù)得

④

（2）小物塊離開彈簧時(shí)的速度

⑤

對小物塊，根據(jù)動(dòng)量定理

⑥

由⑤⑥式并代入數(shù)據(jù)得

⑦

彈簧對小物塊的沖量大小為，方向水平向左。⑧

（3）小物塊滑過點(diǎn)和小車相互作用，根據(jù)動(dòng)量守恒

⑨

根據(jù)摩擦生熱方程

⑩

小物塊最終停在小車上距的距離

由⑦⑧⑨式并代入數(shù)據(jù)得