题目内容
【题目】如图所示,竖直平面内一足够长、倾角θ=30的固定光滑倾斜轨道与一水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接,静止在水平轨道最左端的两个可视为质点的小物块A、B,质量分别为mA=2kg、mB=1kg, 两者之间有一被压缩的微型弹簧,弹簧具有的弹性势能EP=3J,A与地面的动摩擦因数为μA=0.2,B与右侧竖直墙壁的距离L=0.5m。某时刻将压缩的弹簧释放,使A、B瞬间分离,B沿着水平轨道与墙壁垂直的方向向右运动。(若运动过程中涉及到碰撞,均为弹性碰撞且碰撞时间极短,重力加速度g =10m/s2 。)
(1)求释放后瞬间A、B速度的大小;
(2)若释放后A、B不再发生碰撞且恰好停在同一位置,求B与地面间动摩擦因数μB。
【答案】(1);(2) 或
【解析】
(1)由动量守恒得:
由能量守恒得:
解得:
;
(2)不再发生碰撞,A在斜面上往返运动最后停在水平面上某点,设该点为O点,A的位移为xA,由动能定理可得:
(或 A在斜面上往返运动,再次运动到水平面的速度大小仍为 ,A在水平面上运动的加速度:
位移
则B在水平面上运动的位移
若B不与墙壁碰撞:
(或; )
得
若B与墙壁碰撞1次后返回:B在水平面上运动的路程:
由
得
A在斜面上往返运动,由牛顿第二定律得:
得
A在斜面上运动的时间:
由于B被弹开后与墙壁碰撞再运动到斜面底端的最短时间
>,
故B不能运动到斜面上再返回停在O点 ,也不能与墙壁发生第二次碰撞,故B与地面动摩擦因数或
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