题目内容
【题目】有尺寸可以忽略的小物块A,放在足够长的水平地面上.取一无盖的长方形木盒B将A罩住.B的左右内壁间的距离为L.B的质量与A相同.A与地面间的滑动摩擦系数μA,B与地面间的滑动摩擦系数为μB,且μB>μA.开始时,A的左端与B的左内壁相接触(如图所示),两者以相同的初速度υ0向右运动.已知A与B的内壁发生的碰撞都是完全弹性的,且碰撞时间都极短.A与B的其它侧面之间均无接触,重力加速度为g.
(1)经过多长时间A、B发生第一次碰撞(设碰撞前A、B均未停下)
(2)A和B右侧第一次相碰后,若A还能够和B的左端相遇,试通过定量讨论说明此次相遇时A、B两个物体的速率哪个大些?还是等大?
(3)要使A、B同时停止,而且A与B间轻轻接触(即无作用力),求初速υ0的所有可能的值。(用含有L、μB、μA和g的代数式表示)
【答案】(1)(2)等大;(3) ,n为正整数
【解析】
(1)对A: ,
对B: ,
,
解得:
(2)设A、B第一次在右壁相碰前的速度分别为υ1和υ2,碰后速度分别为υ3和υ4,
得:
设经过时间t2,A与B的左侧相遇,此时A、B的速度分别为υ5、υ6,则:
代入得t1=t2
所以有: ,
显然v5=v6
(3)每次A与B的左侧相遇时二者的速度都相同,且比前一次相遇时的速度减小
Δv0=(μA+μB)gt1
为满足题中要求,只要某次A与B的左侧相遇时二者的速度都恰好等于0即可,即需要v0=nΔv0,其中n=1、2、3……
代入得:,n为正整数.
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