题目

如图所示，光滑水平面MN上放两相同小物块A、B，左端挡板处有一弹射装置P，右端N处与水平传送带理想连接，传送带水平部分长度L=8m，沿逆时针方向以恒定速度v=6m/s匀速转动。物块A、B（大小不计）与传送带间的动摩擦因数。物块A、B质量mA=mB=1kg。开始时A、B静止，A、B间压缩一轻质弹簧，贮有弹性势能Ep=16J。现解除锁定，弹开A、B。求： （1）物块B沿传送带向右滑动的最远距离。 （2）物块B滑回水平面MN的速度。 （3）若物体B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的A在水平面上相碰，且A、B碰后互换速度，则弹射装置P必须给A做多少功才能让AB碰后B能从Q端滑出。 答案：【解析】试题包括四个物理过程：①弹簧解除锁定，AB相互弹开的过程，系统动量、机械能守恒。②B滑上传送带匀减速运动的过程，用动能定理或动力学方法都可以求解。③B随传送带匀加速返回的过程，此过程可能有多种情况，一直匀加速，先匀加速再匀速。④B与A的碰撞过程。遵守动量守恒定律。 （1）解除锁定弹开AB过程中，系统机械能守恒：   ①                                由动量守恒有： mAvA=mBvB         ②      由①②得： m/s   m/s                   B滑上传送带匀减速运动，当速度减为零时，滑动的距离最远。由动能定理得：         ③              所以m                                   （2）物块B沿传送带向左返回时，先匀加速运动，物块速度与传送带速度相同时一起匀速运动，物块B加速到传送带速度v需要滑动的距离设为， 由                 ④   得9m                                       说明物块B滑回水平面MN的速度没有达到传送带速度， =4m/s     （3）设弹射装置给A做功为，      ⑤         AB碰后速度互换，B的速度  =     ⑥          B要滑出平台Q端，由能量关系有：.   ⑦   又mA=mB 所以，由⑤⑥⑦得                        ⑧   解得    W ≥ 8 J                                                 【点评】本题是一道动量、能量与动力学相结合的试题。试题的物理情景考生并不陌生，是对“传送带”类试题的创新。此类试题能够很好地将主干知识和基本方法揉合在一起进行考查，是一道难得的试题。从题目包含的考点看，涉及到受力分析、牛顿运动定律、运动学公式，动量、能量守恒等多个主干知识点，从题目包含的物理过程看，涉及到碰撞、匀变速运动等基本物理过程。试题较好地体现了《大纲》规定的对考生理解、推理、分析综合、应用数学处理物理问题等能力的考查要求。

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