题目
B-|||-A如图所示,质量为M的长木板A静止在光滑的水平面上,有一质量为m的小滑块B以初速度v0从左侧滑上木板,且恰能滑离木板,滑块与木板间动摩擦因数为μ.下列说法中正确的是( ) A. 若只增大v0,则滑块滑离木板过程中系统产生的热量增加 B. 若只增大M,则滑块滑离木板过程中木板所受到的冲量增大 C. 若只减小m,则滑块滑离木板时木板获得的速度减少 D. 若只减小μ,则滑块滑离木板过程中滑块对地的位移减小
如图所示,质量为M的长木板A静止在光滑的水平面上,有一质量为m的小滑块B以初速度v0从左侧滑上木板,且恰能滑离木板,滑块与木板间动摩擦因数为μ.下列说法中正确的是( )- A. 若只增大v0,则滑块滑离木板过程中系统产生的热量增加
- B. 若只增大M,则滑块滑离木板过程中木板所受到的冲量增大
- C. 若只减小m,则滑块滑离木板时木板获得的速度减少
- D. 若只减小μ,则滑块滑离木板过程中滑块对地的位移减小
题目解答
答案
CD
C. 若只减小m,则滑块滑离木板时木板获得的速度减少
D. 若只减小μ,则滑块滑离木板过程中滑块对地的位移减小
C. 若只减小m,则滑块滑离木板时木板获得的速度减少
D. 若只减小μ,则滑块滑离木板过程中滑块对地的位移减小
解析
本题考查滑块-木板模型中的动量守恒、能量守恒及摩擦生热问题。解题核心在于:
- 动量守恒:系统(滑块+木板)在水平方向不受外力,总动量守恒;
- 能量守恒:滑块减少的动能转化为木板的动能和摩擦生热;
- 相对位移:滑块恰好滑离木板时,相对位移等于木板长度$L$;
- 极限法:通过极端情况(如$m$趋近于$0$或$M$极大)分析变量关系。
选项A分析
热量公式:$Q = \mu m g \Delta x$,其中$\Delta x$为滑块与木板的相对位移。
关键结论:滑块恰好滑离时,$\Delta x = L$(木板长度),与$v_0$无关。因此,若只增大$v_0$,热量不变,选项A错误。
选项B分析
木板冲量:由动量定理,木板冲量$I = M v$,其中$v$为木板最终速度。
动量守恒:$m v_0 = (m+M) v$,得$v = \frac{m}{m+M} v_0$。
关键结论:当$M$增大时,$\frac{m}{m+M}$减小,故$I$减小,选项B错误。
选项C分析
木板速度:由$v = \frac{m}{m+M} v_0$,当$m$减小时,$\frac{m}{m+M}$减小,故$v$减小,选项C正确。
选项D分析
滑块位移:$s_B = s_A + L$,其中$s_A$为木板位移。
摩擦力影响:$\mu$减小,木板加速度$a_A = \frac{\mu m g}{M}$减小,$s_A$减小,故$s_B = s_A + L$减小,选项D正确。