如图所示,一个物块A(可看成质点)放在足够长的平板小车B的右端,A、B一起以v0的水平初速度沿光滑水平面向左滑行。左边有一固定的竖直墙壁,小车B与墙壁相碰,碰撞时间极短,
◎ 题目
如图所示,一个物块A(可看成质点)放在足够长的平板小车B的右端,A、B一起以v0的水平初速度沿光滑水平面向左滑行。左边有一固定的竖直墙壁,小车B与墙壁相碰,碰撞时间极短,且碰撞前、后无动能损失。已知物块A与小车B的水平上表面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。 (1)若A、B的质量均为m,求小车与墙壁碰撞后的运动过程中,物块A所受摩擦力的冲量大小和方向; (2)若A、B的质量比为k,且k<1,求物块A在小车B上发生相对运动的过程中物块A对地的位移大小; (3)若A、B的质量比为k,且k=2,求小车第一次与墙壁碰撞后的运动过程所经历的总时间。 |
◎ 答案
解:(1)设小车B与墙碰撞后物块A与小车B所达到的共同速度大小为v,设向右为正方向,则由动量守恒定律得mv0-mv0=2mv 解得v=0 对物块A,由动量定理得摩擦力对物块A的冲量I=0-(-mv0)=mv0,冲量方向水平向右 (2)设A和B的质量分别为km和m,小车B与墙碰撞后物块A与小车B所达到的共同速度大小为v′,木块A的位移大小为s。设向右为正方向,则由动量守恒定律得:mv0-kmv0=(m+km)v′ 解得v′= 对木块A由动能定理 代入数据解得 (3)当k=2时,根据题意由于摩擦的存在,经B与墙壁多次碰撞后最终A、B一起停在墙角。A与B发生相对运动的时间t0可等效为A一直做匀减速运动到速度等于0的时间,在A与B发生相对滑动的整个过程,对A应用动量定理: 解得时间 设第1次碰后A、B达到的共同速度为v1,B碰墙后,A、B组成的系统,没有外力作用,水平方向动量守恒,设水平向右为正方向,由动量守恒定律,得mv0-2mv0=(2m+m)v1 即(负号表示v1的方向向左) 第1次碰后小车B向左匀速运动的位移等于向右匀减速运动到速度大小为v1这段运动的位移s1 对小车B,由动能定理得-μ2mgs1=mv12-mv02 解得s1= 第1次碰后小车B向左匀速运动时间 设第2次碰后共速为v2,由动量守恒定律,得mv1-2mv1=(2m+m)v2 即 第2次碰后小车B向左匀速运动的位移等于向右匀减速运动到速度大小为v2这段运动的位移s2 对小车B,由动能定理得-μ2mgs2=mv22-mv12 解得s2= 第2次碰后小车B向左匀速运动时间 同理,设第3次碰后共速为v3,碰后小车B向左匀速运动的位移为s3,则由动量守恒定律,得 ,s3= 第3次碰后小车B向左匀速运动时间 由此类推,第n次碰墙后小车B向左匀速运动时间 第1次碰墙后小车B向左匀速运动时间即B从第一次撞墙后每次向左匀速运动时间为首项为t1,末项为tn,公比为的无穷等比数列。即B从第一次与墙壁碰撞后匀速运动的总时间 所以,从第一次B与墙壁碰撞后运动的总时间 |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,一个物块A(可看成质点)放在足够长的平板小车B的右端,A、B一起以v0的水平初速度沿光滑水平面向左滑行。左边有一固定的竖直墙壁,小车B与墙壁相碰,碰撞时间极短,…”主要考查了你对 【碰撞】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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