如图,高度 h = 0 . 8 m 的水平桌面上放置两个相…——2024 高考物理第 12 题答案解析

2024_省自主命题(辽宁)

2024 辽宁 第 12 题 解答题 区分题
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12. 如图,高度 $h = 0 . 8 \mathrm { m }$ 的水平桌面上放置两个相同物块 A、B,质量 $m _ { \mathrm { A } } = m _ { \mathrm { B } } = 0$ .1kg。A、B 间夹一压缩量 $\Delta x = 0 . 1 \mathrm { m }$ 的轻弹簧,弹簧与A、B不栓接。同时由静止释放A、B,弹簧恢复原长时A 恰好从桌面左端沿水平方向飞出,水平射程 $x _ { \mathrm { A } } = 0 . 4 \mathrm { m }$ ;B 脱离弹簧后沿桌面滑行一段距离 $x _ { \mathrm { B } } = 0 . 2 5 \mathrm { m }$ 后停止。A、B均视为质点,取重力加速度 $g = 1 0 \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 }$ 。求:

(1)脱离弹簧时A、B 速度大小的 $\nu _ { \mathrm { { A } } }$ 和 $\nu _ { \mathrm { { B } } }$ ;

(2)物块与桌面间的动摩擦因数 $\mu ;$

(3)整个过程中,弹簧释放的弹性势能 $\Delta E _ { \mathfrak { p } }$

参考答案

(1) 1m/s,1m/s; (2) 0.2; (3) 0.12J

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【答案】(1)1m/s,1m/s;(2)0.2;(3)0.12J

【解析】

【详解】(1)对A 物块由平抛运动知识得

$$ h = \frac {1}{2} g t ^ {2} $$

$$ x _ {\mathrm{A}} = v _ {\mathrm{A}} t $$

代入数据解得,脱离弹簧时A 的速度大小为

$$ v _ {\mathrm{A}} = 1 \mathrm{m/s} $$

对AB 物块整体由动量守恒定律

$$ m _ {\mathrm{A}} v _ {\mathrm{A}} = m _ {\mathrm{B}} v _ {\mathrm{B}} $$

解得脱离弹簧时B的速度大小为

$$ v _ {\mathrm{B}} = 1 \mathrm{m/s} $$

(2)对物块B由动能定理

$$ - \mu m _ {\mathrm{B}} g x _ {\mathrm{B}} = 0 - \frac {1}{2} m _ {\mathrm{B}} v _ {\mathrm{B}} ^ {2} $$

代入数据解得,物块与桌面的动摩擦因数为

$$ \mu = 0. 2 $$

> ③由能量守恒定律

$$ \Delta E _ {\mathrm{p}} = \frac {1}{2} m _ {\mathrm{A}} v _ {\mathrm{A}} ^ {2} + \frac {1}{2} m _ {\mathrm{B}} v _ {\mathrm{B}} ^ {2} + \mu m _ {\mathrm{A}} g \Delta x _ {\mathrm{A}} + \mu m _ {\mathrm{B}} g \Delta x _ {\mathrm{B}} $$

其中

$$ m _ {\mathrm{A}} = m _ {\mathrm{B}}, \Delta x = \Delta x _ {\mathrm{A}} + \Delta x _ {\mathrm{B}} $$

解得整个过程中,弹簧释放的弹性势能

$$ \Delta E _ {\mathrm{p}} = 0. 1 2 \mathrm{J} $$

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