(18分)质量为M的滑块由水平轨道和竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道组成，放在光滑的水平面上。质量为m的物块从圆弧轨道的最高点由静止开始滑下，以速度v从滑块的水

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(18分)质量为M的滑块由水平轨道和竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道组成，放在光滑的水平面上。质量为m的物块从圆弧轨道的最高点由静止开始滑下，以速度v从滑块的水平轨道的左端滑出，如图所示。已知M:m=3:1，物块与水平轨道之间的动摩擦因数为µ，圆弧轨道的半径为R。

（1）求物块从轨道左端滑出时，滑块M的速度的大小和方向；
（2）求水平轨道的长度；
（3）若滑块静止在水平面上，物块从左端冲上滑块，要使物块m不会越过滑块，求物块冲上滑块的初速度应满足的条件。

答案

（1）

，方向水平向右（2）

（3）

解析

试题分析：（1）（5分）对于滑块M和物块m组成的系统，物块沿轨道滑下的过程中，水平方向动量守恒，物块滑出时，有

（3分）
滑块M的速度

（1分），方向向右。（1分）
（2）（5分）物块滑下的过程中，物块的重力势能，转化为系统的动能和内能，有

（3分）
解得

（2分）
（3）（8分）物块以速度v₀冲上轨道，初速度越大，冲上圆弧轨道的高度越大。若物块刚能达到最高点，两者有相同的速度V₁，此为物块不会越过滑块的最大初速度。对于M和m组成的系统，水平方向动量守恒，有

（2分）
相互作用过程中，系统的总动能减小，转化为内能和重力势能，有

（2分）
解得

（3分）
要使物块m不会越过滑块，其初速度

。（1分）

举一反三

如图所示，用绝缘材料制作的小车静止在水平面上，A、B是固定在小车上的两个金属板，两板间距离为L，分别带上等量异种电荷，两板间形成场强上为E的匀强电场。另有一个带电量为+q的小球从靠近A板处由静止释放，在电场力的作用下小球与B板相碰，碰撞后不反弹。小球的体积不计，所有接触面均光滑，下列说法中正确的是（）

A．最终小车与小球一起在水平面上做匀速运动
B．在此过程中电场力对小球做功为EqL
C．小球获得的最大动能小于EqL
D．小球与小车系统增加的电势能为EqL

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（13分）如图10所示，在光滑的水平面上有一辆长平板车，它的中央放一个质量为m的小物块，物块跟车表面的动摩擦因数为μ，平板车的质量M=2m，车与物块一起向右以初速度v₀匀速运动，车跟右侧的墙壁相碰。设车跟墙壁碰撞的时间很短，碰撞时没有机械能损失，重力加速度为g，求：

（1）平板车的长度L至少是多长时，小物块才不会从车上落下来；
（2）若在车的左侧还有一面墙壁，左右墙壁相距足够远，使得车跟墙壁相碰前，车与小物块总是相对静止的，车在左右墙壁间来回碰撞，碰撞n次后，物块跟车一起运动的速度V_n；
（3）在车与左右墙壁来回碰撞的整个过程中，小物块在车表面相对于车滑动的总路程S。

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有两个形状和大小均相同的圆台形容器，如图所示放置．两容器中装有等高的水，且底部都粘有一个质量和体积都相同的木质球．使两球脱离底部，最终木球浮于水面静止．木球上升过程中体积不变，该过程中重力对两球做的功分别为Ｗ_甲和Ｗ_乙，则

A．｜Ｗ_甲｜＞｜Ｗ_乙｜	B．｜Ｗ_甲｜＝｜Ｗ_乙｜
C．｜Ｗ_甲｜＜｜Ｗ_乙｜	D．无法确定

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如图所示，质量．M=4kg的滑板曰静止放在光滑水平面上，其右端固定一根轻质弹簧。弹簧的自由端C到滑板左端的距离L=0．5 m，这段滑板与木块彳（可视为质点）之间的动摩擦因数μ=0．2，而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的滑板上表面光滑．小木块以速度v₀="10" m／s由滑板左端开始沿滑板a表面向右运动．已知木块a的质量m="l" kg，g取10m/s²．求：
①弹簧被压缩到最短时木块A的速度；
②木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能．

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(6分)如图所示，光滑水平面上滑块A、C质量均为m=1kg，B质量为M=3kg。开始时A、B静止，现将C以初速度v₀=2m/s的速度滑向A，与A碰后C的速度变为零，而后A向右运动与B发生碰撞并粘在一起。求：

①A与B碰撞后的共同速度大小；
②A与B碰撞过程中，A与B增加的内能。

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