高校问答电视谈话类节目:物理问题
来源：百度文库 编辑：高校问答 时间：2024/04/29 23:57:57
解答如下：
（注：代表金属块和小车的物理量后面分别用1、2的来标记。s^2指的是“秒的平方”。√19表示“根号19”。）
金属块获得瞬间冲量后，其瞬间速度为5kg•m/s÷1kg=5m/s
金属块开始滑动后，由于它与小车之间的动摩擦力相互作用，金属块匀减速:a1=f/m1=μG1/m1=3m/s^2，小车匀加速:a2= f/m2=μG1/m2=1.5m/s^2。
当金属块向右运动第一次滑到B点时，由：
Vt^2-V0^2=2a1s, 得到Vt=√19
此时对小车来看，有Vt^2=2•(a2)s, Vt=√3 m/s
此后，金属块沿光滑弧面做圆周运动。
金属块以V=√19的速度进入圆弧面后，其动能将完全转化为重力势能，上升高度将达到19/20米，约1米，大于圆弧半径，所以它不仅将到达最高点C点，而且将越过C点继续垂直上升。要注意的是，由于金属块与小车在同一惯性系中，因此，金属块垂直向上脱离小车后，在水平方向上二者却保持相对静止。即在空中时，金属块相对地面也有一个水平向右的速度，此速度与小车速度相等。而当它落下时，仍然将从C点“原路返回”。且返回到B点时，其速度仍为√19，但方向相反。（机械能守恒）
（其实金属块是否脱离小车并不重要。重要的是，通过受力分析可知，金属块在弧面上无论是上升还是返回，这两段过程里它都会对小车做向右方向的功，使小车向右加速。）
当金属块返回至B点时，速度仍为√19，但已经反向。而此后将进入粗糙接触面，摩擦力将使金属块与小车同时减速。
所以，只有当金属块返回至B点时，小车的速度最快。
此时：由动量守恒：P=m1v1+m2v2= m1•v1'+m2•v2'=√19+2√3 kg•m/s
其中v1'=—√19 m/s
解得v2'=√19+√3 kg•m/s
v2'即小车最大速度。
最好说下图。