如图甲所示,放在光滑水平地面上的长木板质量M=05kg,木板右端放一质量m=05kg的滑块(可视为质点),滑块与木板间的动摩擦因数<img alt="1" src="
如图甲所示,放在光滑水平地面上的长木板质量M=05kg,木板右端放一质量m=05kg的滑块(可视为质点),滑块与木板间的动摩擦因数=04;滑块的正上方有一悬点O,通过长l=08m的轻绳吊一质量m0=10kg的小球现将小球拉至与O点处于同一水平位置,由静止释放,小球摆至最低点时与滑块发生正碰,且m0与m只碰一次,小球碰后的动能与其向上摆动高度的关系如图乙所示,g取10m/s2,求:
(1)碰前瞬间绳子对小球拉力的大小;
(2)碰后瞬间滑块速度的大小;
(3)要使滑块不会从木板上滑下,则木板的长度应滿足什么条件?
【答案】(1)30N (2) (3)1m
(1)设小球摆动到最低点速度为,绳对小球拉力为T,由机械能守恒定律得:
2分
解得: 1分
由牛顿第二定律得: 2分
解得: 1分
(2)设碰后小球、滑块速度分别为和
,
由图像可得:
得:,或
2分
小球与滑块碰撞过程动量守恒,得: 2分
解得:,或
计算碰撞前后的总动能可知:,合理 1分
而,不合理 1分
所以碰后滑块速度只能取 1分
(3)当滑块和长木板共速时滑块恰好在木板的最右端,设板长为
由动量守恒得: 2分
由功能原理得: 2分
解得:l=1m 1分
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