如图甲所示,长为0.51m的木板A的质量为1kg,板上右端有物块B,质量为3kg,它们一起在光滑水平面上向左匀速运动;速度v0=2.0m/s.木板与等高的竖直固定挡板C发生碰撞,时间极
◎ 题目
如图甲所示,长为0.51m的木板A的质量为1kg,板上右端有物块B,质量为3kg,它们一起在光滑水平面上向左匀速运动;速度v0=2.0m/s.木板与等高的竖直固定挡板C发生碰撞,时间极短,没有机械能的损失,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2,求: (1)第一次碰撞后,A、B共同运动的速度大小和方向; (2)第二次碰撞后,A与C之间的最大距离; (3)A与固定挡板C碰撞几次,B可以脱离A板; (4)在图乙的坐标中画出从A与C第一次碰撞至A与C第二次碰撞后A、B达到共同速度为止这段时间内的物块A和B的速度时间图象. |
◎ 答案
(1)由于A与C碰撞没有机械能损失,A碰后原速率弹回, 以AB整体为研究对象,从A与C碰后到有共同速度,系统的动量守恒, 选向左为正方向,有-mAv0+mBv0=(mA+mB)v1 得v1=1.0m/s(方向向左) 用t1这一过程所需时间,研究物块B,由-μgt1=v1-v0,得 t1=
(2)以物块A为研究对象,A与C碰后,至对地面速度为零,受力为f,位移为sm,即为最大位移. f=μmBg -fsm=0-
得Sm=0.03m (3)第一次A与C碰后至A、B有共同速度v1,B在A上相对于A滑行L1,由能量守恒有 -fL1=(mA+mB)(
得L1=0.4m 这时物块A距C的距离s1=
因此从A、B有共同速度v1后到再与C相碰所需时间t2=
第二次A与C碰后至A、B有共同速度v2,B在A上相对于A滑行L2, 由动量守恒和能量守恒有 -mAv1+mBv1=(mA+mB)v2 -fL2=(mA+mB)(
得v2=0.5m/s,L2=0.1m 以物块B作研究对象求此过程所需时间,得-μgt3=v2-v1 代入数据可得t3=0.1s 若第三次A与C碰后至A、B有共同速度v3,B在A上相对于A滑行L3,有-mAv2+mBv2=(mA+mB)v3 -fL3=(mA+mB)( |