Question

2．如圖所示，一輛質(zhì)量為M=3kg的平板小車A停靠在豎直光滑墻壁處，地面水平且光滑，一質(zhì)量為m=1kg的小鐵塊B（可視為質(zhì)點）放在平板小車A最右端，平板小車A上表面水平且與小鐵塊B之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，平板小車A的長度L=0.9m．現(xiàn)給小鐵塊B一個v₀=5m/s的初速度使之向左運動，與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞后向右運動，求小鐵塊B在平板小車A上運動的整個過程中系統(tǒng)損失的機械能（g=10m/s²）．

Answer 1

分析 根據(jù)動能定理研究鐵塊向右運動到達豎直墻壁的過程求出到達豎直墻壁時的速度，
鐵塊在小車上滑動，根據(jù)動量守恒定律求出共同速度，再根據(jù)功能關(guān)系求出小鐵塊相對小車運動距離進行判斷求解．

解答 解：設(shè)鐵塊向左運動到達豎直墻壁時的速度為v₁，根據(jù)動能定理得：
-μmgL=$\frac{1}{2}$mv₁²-$\frac{1}{2}$mv₀²，代入數(shù)據(jù)解得：v₁=4m/s，
鐵塊與豎直墻發(fā)生彈性碰撞后向右運動，假設(shè)小鐵塊最終和平板車達到共速v₂，規(guī)定向右為正方向，
根據(jù)動量守恒定律得：mv₁=（M+m）v₂，代入數(shù)據(jù)解得：v₂=1m/s，
設(shè)小鐵塊相對小車運動距離x與平板車達到共速，由能量守恒定律得：
-μmgx=$\frac{1}{2}$（M+m）v₂²-$\frac{1}{2}$mv₁²，代入數(shù)據(jù)解得：x=1.2m
由于x＞L說明鐵塊在沒有與平板車達到共速時就滑出平板車．
所以小鐵塊在平板上運動過程中系統(tǒng)損失的機械能為△E=2μmgL，解得：△E=9J．
答：小鐵塊在平板上運動過程中系統(tǒng)損失的機械能是9J．

點評 本題首先要分析鐵塊的運動情況，對于鐵塊向右運動是否滑出平板車，我們可以采用假設(shè)法進行判斷，正確運用功能關(guān)系求解．