如图所示，质量的平板小车左端放有质量的滑块，二者一起以的速度沿光滑水平地面向右运动，小车与竖直墙壁发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。已知滑块和小车之间的动摩擦因数，滑块始终未从小车上滑落，g取。从小车与墙壁第一次碰撞后开始研究，求：

1. 如图所示，质量 $\text{[math]}$ 的平板小车左端放有质量 $\text{[math]}$ 的滑块，二者一起以 $\text{[math]}$ 的速度沿光滑水平地面向右运动，小车与竖直墙壁发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。已知滑块和小车之间的动摩擦因数 $\text{[math]}$ ，滑块始终未从小车上滑落，g取 $\text{[math]}$ 。从小车与墙壁第一次碰撞后开始研究，求：

(1) 小车与墙壁第一次碰撞后，小车右端与墙壁之间的最大距离；

(2) 小车与墙壁第一次碰撞后到第二次碰撞前的过程中，系统产生的热量；（结果可用分式表示）

(3) 整个过程中，小车运动的总路程。

【考点】

动量守恒定律; 动能定理的综合应用;

【答案】

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解答题困难

1. 2022年第24届冬季奥运会在北京和张家口成功举行。冰壶运动是冬季运动项目之一，被大家喻为冰上“国际象棋”。冰壶比赛的场地如图所示。冰壶被挪出后将沿冰道的中心线PO滑行，最终进入右端的圆形营垒，比赛结果以冰壶最终静止时距营垒中心O的远近决定胜负。当对手的冰壶停止在营垒内时，可以用掷出的冰壶与对手的冰壶撞击，使对手的冰壶滑出营垒区。某次比赛中，对方冰壶C静止在营垒中心点O，本方冰壶B静止在冰道中心线PO上，离O点有一定的距离。运动员将本方冰壶A在投掷线处以某一初速度投出，冰壶A沿PO滑行并与本方冰壶B发生正碰，冰壶B继续沿PO滑行并与冰壶C发生正碰，最终冰壶C停在O点右侧 $\text{[math]}$ 处。已知冰壶的质量都相等，冰壶与冰面间的动摩擦因数均为 $\text{[math]}$ ，投掷线中点与营垒区中心O点之间距离为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，冰壶可视为质点，不计空气阻力。忽略冰壶发生碰撞时的机械能损失。求：

（1）冰壶的A初速度 $\text{[math]}$ 为多大？

（2）若在冰壶B运动过程中，运动员以刷冰的方式使得冰壶B与冰面间的动摩擦因数减小为 $\text{[math]}$ ，最终冰壶C停在O点右侧 $\text{[math]}$ 处，求开始时冰壶B的位置与O点之间的距离s。

解答题普通

2. 如图1所示是游乐园的过山车，其局部可简化为如图2所示的示意图，倾角 $\text{[math]}$ 的两平行倾斜轨道BC、DE的下端与水平半圆形轨道CD顺滑连接，倾斜轨道BC的B端高度h=24m，倾斜轨道DE与圆弧EF相切于E点，圆弧EF的圆心O₁ ，水平半圆轨道CD的圆心O₂与A点在同一水平面上，DO₁的距离L=20m，质量 $\text{[math]}$ 的过山车（包括乘客）从B点自静止滑下，经过水平半圆轨道后，滑上另一倾斜轨道，到达圆弧顶端F时，乘客对座椅的压力为自身重力的0.25倍．已知过山车在BCDE段运动时所受的摩擦力与轨道对过山车的支持力成正比，比例系数 $\text{[math]}$ ， EF段摩擦不计，整个运动过程空气阻力不计．（ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ）

（1）求过山车过F点时的速度大小；

（2）求从B到F整个运动过程中摩擦力对过山车做的功；

（3）如图过D点时发现圆轨道EF段有故障，为保证乘客安全，立即触发制动装置，使过山车不能到达EF段并保证不再下滑，则过山车受到的摩擦力至少多大？

解答题普通

3. 同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如图所示的实验装置．图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板．M板上部有一半径为 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 圆弧形的粗糙轨道，P为最高点，Q为最低点，Q点处的切线水平，距底板高为 $\text{[math]}$ .N板上固定有三个圆环.将质量为 $\text{[math]}$ 的小球从P处静止释放，小球运动至Q飞出后无阻碍地通过各圆环中心，落到底板上距Q水平距离为 $\text{[math]}$ 处．不考虑空气阻力，重力加速度为 $\text{[math]}$ .求：

（1）距Q水平距离为 $\text{[math]}$ 的圆环中心到底板的高度；

（2）小球运动到Q点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向；

（3）摩擦力对小球做的功.

解答题普通