如图所示,矩形盒B的质量为M,底部长度为L,放在水平面上,盒内有一质量为M5可视为质点的物体A,A与B、B与地面的动摩擦因数均为μ,开始时二者均静止,A在B的左端.现瞬间使物

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,矩形盒B的质量为M,底部长度为L,放在水平面上,盒内有一质量为
M
5
可视为质点的物体A,A与B、B与地面的动摩擦因数均为μ,开始时二者均静止,A在B的左端.现瞬间使物体A获得一向右的水平初速度v0,以后物体A与盒B的左右壁碰撞时,B始终向右运动.当A与B的左壁最后一次碰撞后,B立刻停止运动,A继续向右滑行s(s<L)后也停止运动.
(1)A与B第一次碰撞前,B是否运动?
(2)若A第一次与B碰后瞬间向左运动的速率为v1,求此时矩形盒B的速度大小;
(3)当B停止运动时,A的速度是多少?
(4)求盒B运动的总时间.
魔方格

◎ 答案

(1)A对B的滑动摩擦力f1=
μMg
5

地对B的最大静摩擦力   f2=
6μMg
5

f1<f2
所以A第一次与B碰前B不会动.                       
(2)设A的质量为m,由动能定理得:-μmgL=
1
2
m
v2A
-
1
2
m
v20

A、B组成的系统在第一次碰撞过程中动量守恒,设碰后B的速率为vB,选向右为正方向,
则 mvA=m(-v1)+MvB
解得 vB=
1
5
(v1+

v20
-2μgL
)

(3)最后一次碰撞后的过程中,设B停止运动时A的速度为v,对A由动能定理得:
-μmgs=0-
1
2
mv2

v=

2μgs

(4)研究A、B组成的系统,它在水平方向所受的外力就是地面对盒B的滑动摩擦力,设盒B运动的总时间为t,选向右为正方向,
对系统用动量定理得-μ(m+M)gt=mv-mvA
t=

v20
-2μgL
-
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