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在光滑的水平面上沿直线按不同的间距依次排列着质量均为m的滑块,1、2、3、…(n-1)、n,滑块P的质量也为m.P从静止开始在大小为F的水平恒力作用下向右运动,经时间T与滑块1碰撞

◎ 题目
在光滑的水平面上沿直线按不同的间距依次排列着质量均为m的滑块,1、2、3、…(n-1)、n,滑块P的质量也为m.P从静止开始在大小为F的水平恒力作用下向右运动,经时间T与滑块1碰撞,碰撞后滑块便粘连在一起.以后每经过时间T就与下一滑块碰撞一次,每次碰撞后均粘连在一起,每次碰撞时间极短,每个物块都可简化为质点.求![]() (1)第一次碰撞后瞬间的速度及第一次碰撞过程中产生的内能; (2)发生第n次碰撞后瞬间的速度vn为多大; (3)第n-1个滑块与第n个滑块间的距离sn-1. |
◎ 答案
(1)设第一次碰撞前瞬间P的速度为u1,根据动量定理得:FT=mu1 得撞前瞬间的速度u1=
因碰撞时间极短,第一次碰撞后瞬间的速度为V1,根据动量守恒得:mu1=2mV1 得碰后瞬间速度V1=
第一次碰撞过程中产生的内能:△E=
(2)因每次碰撞时间极短,对从开始到发生第n次碰撞后瞬间应用动量定理: F?nT=(n+1)mVn 解得:Vn=
(3)同理可以求出第(n-1)次碰后的速度Vn-1=
对第n次碰撞前全过程应用动量定理 FnT=nmun 得到:un=
对n-1到n之间应用动能定理: FSn-1=
代入化简得:Sn-1=
答: (1)第一次碰撞后瞬间的速度为度V1=
(2)发生第n次碰撞后瞬间的速度vn为
(3)第n-1个滑块与第n个滑块间的距离sn-1=
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