【题文】(物理卷·2015届湖南省师大附中高三第一次月考(2014.09))(2)(9分)如图所示,水平桌面固定着光滑斜槽,光滑斜槽的末端和一水平木板平滑连接,设物块通过衔接处时速率没有改变.质量m1=0.40 kg的物块A从斜槽上端距水平木板高度h=0.80 m处下滑,并与放 在水平木板左端的质量m2=0.20 kg的物块B相碰,相碰后物块B滑行x=4.0 m到木板的C点停止运动,物块A滑到木板的D点停止运动.已知物块B与木板间的动摩擦因数μ=0.20,重力加速度g=10 m/s2,求:
①物块A沿斜槽滑下与物块B碰撞前瞬间的速度大小;
②滑动摩擦力对物块B做的功;
③物块A与物块B碰撞过程中损失的机械能.
【答案】【知识点】动量守恒定律;牛顿第二定律;机械能守恒定律.C2 E3 F2
【答案解析】 (1)4m/s;(2)-1.6J;(3)0.8J. 解析: ①设物块A滑到斜面底端与物块B碰撞前时的速度大小为v0,根据机械能守恒定律有
m1gh=m1v
v0=,解得:v0=4.0 m/s
②设物块B受到的滑动摩擦力为f,摩擦力做功为W,则f=μm2g
W=-μm2gx
解得:W=-1.6 J
③设物块A与物块B碰撞后的速度为v1,物块B受到碰撞后的速度为v,碰撞损失的机械能为E,根据动能定理有-μm2gx=0-m2v2
解得:v=4.0 m/s
根据动量守恒定律m1v0=m1v1+m2v
解得:v1=2.0 m/s
能量守恒m1v=m1v+m2v2+E
解得:E=0.80 J
【思路点拨】(1)A下滑过程中只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律可以求出A与B碰撞前A的速度.(2)由功的计算公式可以求出滑动摩擦力对B所做的功.(3)由动能定理、动量守恒定律、能量守恒定律可以求出物块A与物块B碰撞过程中损失的机械能.本题是一道多体、多过程问题,难度较大,分析清楚物体的运动过程,熟练应用机械能守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律即可正确解题.