如图所示,一个长为L、质量为M的长方形木块,静止在光滑水平面上,一个质量为m的物块(可视为质点),以水平初速度从木块的左端滑向右端,设物块与木块间的动摩擦因数为

如图所示,一个长为L、质量为M的长方形木块,静止在光滑水平面上,一个质量为m的物块(可视为质点),以水平初速度从木块的左端滑向右端,设物块与木块间的动摩擦因数为

题型:不详难度:来源:
如图所示,一个长为L、质量为M的长方形木块,静止在光滑水平面上,一个质量为m的物块(可视为质点),以水平初速度从木块的左端滑向右端,设物块与木块间的动摩擦因数为,当物块与木块达到相对静止时,物块仍在长木块上,求系统机械能转化成内能的量Q。
 
答案

解析
可先根据动量守恒定律求出m和M的共同速度,再根据动能定理或能量守恒求出转化为内能的量Q。
对物块,滑动摩擦力做负功,由动能定理得:

对物块做负功,使物块动能减少。
对木块,滑动摩擦力对木块做正功,由动能定理得,即对木块做正功,使木块动能增加,系统减少的机械能为:

本题中,物块与木块相对静止时,,则上式可简化为:

又以物块、木块为系统,系统在水平方向不受外力,动量守恒,则:

联立式<2>、<3>得:

故系统机械能转化为内能的量为:

举一反三
在原子核物理中,研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”。这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似,两个小球A和B用轻质弹簧相连,在光滑的水平直轨道上处于静止状态,在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P,右边有一小球C沿轨道以速度v0射向B球,如图3.01所示,C与B发生碰撞并立即结成一个整体D,在它们继续向左运动的过程中,当弹簧长度变到最短时,长度突然被锁定,不再改变,然后,A球与挡板P发生碰撞,碰后A、D都静止不动,A与P接触而不粘连,过一段时间,突然解除锁定(锁定及解除锁定均无机械能损失),已知A、B、C三球的质量均为m。
(1)求弹簧长度刚被锁定后A球的速度。
(2)求在A球离开挡板P之后的运动过程中,弹簧的最大弹性势能
 
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如图所示,一物块以6 m/s的初速度从曲面A点下滑,运动到B点速度仍为6 m/s;若物体以5 m/s的初速度仍由A点下滑,则它运动到B点时的速度为?

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(20分)如图所示,物块A的质量为M,物块BC的质量都是m,都可以看作质点,且mM<2mABBC用不可身长的轻线通过轻滑轮相连,A与地面用劲度系数为k的轻弹簧连接,物块B与物块C的距离和物块C到地面的距离相等,假设C物块落地后不反弹。若物块A距滑轮足够远,且不计一切阻力。则:

(1)若将BC间的轻线剪断,求A下降多大距离时速度最大;
(2)若BC间的轻线不剪断,将物块A下方的轻弹簧剪断后,要使物块B不与物块C相碰,则Mm应满足什么关系?(不计物块BC的厚度)
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位于竖直平面内的金属框abcd,其水平边L1="1.0" m,竖直边L2="0.5" m,线框的质量m="0.2" kg,电阻R="2" Ω,在线框的下方有一上、下边界均为水平方向的匀强磁场,磁场区域宽度HL2,磁感应强度B="1.0" T,方向与线框平面垂直,使线框的cd边从距磁场上边界高h="0.7" m处由静止开始下落.已知线框的cd边进入磁场后,ab边到达磁场上边界之前速度已达到这一阶段的最大值.求从线框下落到cd边刚刚到达磁场下边界过程中,磁场作用于线框的安培力所做的总功(g="10" m/s2,空气阻力不计).

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如图所示,一轻质弹簧的一端固定于倾角为θ=300的光滑斜面上端,另一端系质量m=0.5kg的小球,小球被一垂直于斜面的挡板挡住,此时弹簧恰好为自然长度。现使挡板以恒定加速度a=2m/s2匀加速沿斜面向下运动(斜面足够长),己知弹簧的劲度系数k=50N/m。求:
(1)小球开始运动时挡板A对小球提供的弹力;
(2)小球从开始运动到与档板分离时弹簧的伸长量;
(3)试问小球与档板分离后能否回到出发点?请简述理由。
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