| 动量守恒之木板滑块模型 题目答案及解析

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选修3-5

第十六章 动量守恒定律

16.3 动量守恒定律

动量守恒之木板滑块模型

如图所示,长木板$A$放在光滑的水平面上,质量为$m=2\;\rm kg$的另一物体$B$以水平速度$v_{0}=3\;\rm m/s$滑上原来静止的长木板$A$的表面,由于$A$$B$间存在摩擦,之后$A$$B$速度随时间变化情况如图乙所示,则下列说法正确的是$(\qquad)$

["

木板获得的动能为$2\\;\\rm J$

","

系统损失的机械能为$4\\;\\rm J$

","

木板$A$的最小长度为$1.5\\;\\rm m$

","

$A$$B$间的动摩擦因数为$0.1$

"]
[["AC"]]

$\rm A$、由图示图像可知,木板获得的速度为 $v=1\;\rm m/s$$A$$B$组成的系统动量守恒,以$B$的初速度方向为正方向,根据动量守恒定律可得:

$mv_{0}=(m+m_{A})v$

得:$m_{A}=4$ $kg$,则$A$的动能为 $E_{k}= \dfrac{1}{2}m_{A}v^{2}= \dfrac{1}{2} \times4\times 1^{2}=2\;\rm J$,故$\rm A$正确。

$\rm B$、系统损失的动能$\Delta E_{k}= \dfrac{1}{2}mv^{2}- \dfrac{1}{2}(m_{A}+m)v^{2}= \dfrac{1}{2} \times2\times 3^{2}- \dfrac{1}{2} \times6\times 1^{2}=6\;\rm J$,故$\rm B$错误。

$\rm C$、木板$A$的长度 $L\geqslant \dfrac{1}{2}v_{0}t_{1}= \dfrac{3 \times 1}{2}\;\rm m=1.5\;\rm m$,最小长度为$1.5\;\rm m$,故$\rm C$正确。

$\rm D$$B$的加速度大小:$a= \dfrac{\Delta v}{\Delta t}=\dfrac{3-1}{1} =2\;\rm m/s^{2}$,由牛顿第二定律得 $\mu mg=ma$,得 $\mu =0.2$,故$\rm D$错误。

故选:$\rm AC$

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