(附加题,本题不计入总分,仅供同学们思考)如图所示,质量为3m的足够长木板C静止在光滑水平面上,质量均为m的两个小物体A、B放在C的左端,A、B间相距s0,现同时对A、B施加水
◎ 题目
(附加题,本题不计入总分,仅供同学们思考)如图所示,质量为3m的足够长木板C静 止在光滑水平面上,质量均为m的两个小物体A、B放在C的左端,A、B间相距s0,现同时对A、B施加水平向右的瞬时冲量而使之分别获得初速度v0和2v0,若A、B与C之间的动摩擦因数分别为μ和2μ,则 (1)最终A、B、C的共同速度为多大? (2)求运动过程中A的最小速度? (3)A与B最终相距多远? (4)整个过程中A、B与木板C因摩擦所产生的热量之比为多大? |
◎ 答案
(1)根据动量守恒定律得 mv0+2mv0=(m+m+3m)v 解得v=0.6v0 (2)设经过t时间,A与C相对静止,共同速度为vAC,此时B的速度为vB,由动量守恒得 mv0+2mv0=(m+3m)vAC+mvB 根据动量定理得 对A:-μmgt=m(vAC-v0) 对C:(μmg+2μmg)t=3mvAC 联立以上三式 vAC=0.5v0,vB=v0 (3)AC相对静止前,AB做匀减速运动,C做匀加速运动,三个物体的加速度分别为 aA=
aB=
aC=
AC相对静止后,AC做匀加速运动,B做匀减速运动,三个物体的加速度分别为 aA′=aC′=
aB′=aB=2μg 最终三个物体一起做匀速直线运动. 从开始运动到三个物体都相对静止,A、B相对于地的位移分别为 sA=
sB=
所以A与B最终相距△s=s0+sB-sA=s0+0.425
(4)设整个运动过程中AC相对于滑行的距离为s,则B相对于C滑行的距离为s+△s-s0. 根据能量守恒定律得 μmgs+2μmg(s+△s-s0)= |