题目内容
如图所示,在倾角、足够长的斜面上分别固定着两个物体A.B,相距L=0.2m,它们的质量mA=mB=1kg,与斜面间的动摩擦因数分别为和.在t=0时刻同时撤去固定两物体的外力后,A物体将沿斜面向下运动,并与B物体发生连续碰撞(碰撞时间极短,忽略不计),每次碰后两物体交换速度.g取10m/s2.求:
(1)A与B第一次碰后瞬时B的速率?
(2)从A开始运动到两物体第二次相碰经历多长时间?
(3)至第n次碰撞时A、B两物体通过的路程分别是多少?
(1) (2)1.2s (3)[0.2+]m
解析:
(1) A物体沿斜面下滑时有
∴
m/s2
B物体沿斜面下滑时有
∴
综上分析可知,撤去固定A、B的外力后,物体B恰好静止于斜面上,物体A将沿斜面向下做匀加速直线运动.
由运动学公式得A与B第一次碰撞前的速度
由于AB碰撞后交换速度,故AB第一次碰后瞬时,B的速率
(2)从AB开始运动到第一次碰撞用时
两物体相碰后,A物体的速度变为零,以后再做匀加速运动,而B物体将以的速度沿斜面向下做匀速直线运动.
设再经t2时间相碰,则有
解之可得t2=0.8s
故从A开始运动到两物体第二次相碰,共经历时间t=t1+t2=0.4+0.8=1.2s
(3)从第2次碰撞开始,每次A物体运动到与B物体碰撞时,速度增加量均为Δv=at2=2.5×0.8m/s=2m/s,由于碰后速度交换,因而碰后B物体的速度为:
第一次碰后: vB1=1m/s
第二次碰后: vB2=2m/s
第三次碰后: vB3=3m/s
……
第n次碰后: vBn=nm/s
每段时间内,B物体都做匀速直线运动,则第n次碰前所运动的距离为
sB=[1+2+3+……+(n-1)]×t2= m (n=1,2,3,…,n-1)
A物体比B物体多运动L长度,则
sA = L+sB=[0.2+]m