如图,质量为M=4kg的木板AB静止放在光滑水平面上,木板右端B点固定一根轻质弹簧,弹簧自由端在C点,C到木板左端的距离L=0.5m,质量为m=1kg的小木块(可视为质点)静止放在木板的左端,木块与木板间的动摩擦因数为
,木板AB受到水平向左的恒力F=14N,作用一段时间后撤去,恒力F撤去时木块恰好到达弹簧自由端C处,此后运动过程中弹簧最大压缩量x = 5cm,
。求:
(1) 水平恒力F作用的时间t;
(2) 拆去F后,弹簧的最大弹性势能Ep;
(3) 整个过程产生的热量Q。
(1)
(2)
(3)1.4J
(1)对m:
(1分)
(1分)
对M:
(1分)
(1分)
m运动至C时:
(1分)解得:
(1分)
(2)m运动至C时,两物体速度:
对m:
(1分)
对M:
(1分)
弹簧被压至最短时,二者具有共同速度v:

(3分)
对系统:
(3分)
解得:
(1分)
(3)假设最终m没从AB滑下,由动量守恒可知最终共同速度仍为
(1分)
设m相对AB向左运动的位移为s,则:
解得:
(2分)
可知:
,故上面假设正确。(1分)
全过程产热:
(1分)
动量守恒定律:
1、内容:一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
2、表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
3、动量守恒定律成立的条件:
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零;
②系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多,如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多,可以忽略不计;
③系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。
4、动量守恒的速度具有“四性”:
①矢量性;
②瞬时性;
③相对性;
④普适性。