题目内容

如图所示,一段凹槽A倒扣在水平长木板C上,槽内有一小物块B,它到槽两内侧的距离r均为.木板位于光滑水平的桌面上,槽与木板间的摩擦不计,小物块与木板间的动摩擦因数为μ.A、B、C三者质量均为m,原来都静止.现使槽A以大小为v0的初速度向右运动,已知.当A和B发生碰撞时,两者速度互换.求:

(1)

AB发生第一次碰撞后,过多长时间发生第二次碰撞.

(2)

凹槽A对木块B能做的总功多大.

答案:
解析:

(1)

AB刚发生第一次碰撞后,A停下不动,B以初速v0向右运动.由于摩擦,B向右作匀减速运动,而C向右作匀加速运动,两者速率逐渐接近.设BC达到相同速度v1时B移动的路程为s1.设ABC质量皆为m,由动量守恒定律,得mv0=2mv1

由动能定理得

 

根据条件

因此在BC达到相同速度v1时,B尚未与A发生第二次碰撞.BC一起将以v1向右匀速运动一段距离(LS1)后才与A发生第二次碰撞.从AB发生第一次碰撞后,到发生第二次碰撞所需的时间为

(2)

A、B、C最后达到相同速度v2.由动量守恒定律,得

mv0=3m2

解得

凹槽A对木块B能做的总功的大小等于木块B对凹槽A所做总功的大小

对凹槽A应用动能定理

所以凹槽A对木块B能做的总功为

(此题有多种解法)


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