题目内容

【题目】如图所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙。木板质量为m,重物质量为的3m,重物与木板间的动摩擦因数为。使木板与重物以共同的速度向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短。设木板足够长,重物始终在木板上,重力加速度为g。求:

1)木板第一次和墙碰撞时受到墙的弹力冲量I

2)木板和墙第一次碰后向左运动的最大距离x1

3)木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间t

4)要使重物始终在木板上,求木板的最小长度L

【答案】(1)2mv0,方向向左(2)(3)(4)

【解析】

(1)规定向右为正方向,由动量定理得:

I=m-v0-mv0=-2mv0

木板第一次和墙碰撞时受到墙的弹力冲量大小为2mv0,方向向左

(2)当木板与墙第一次碰后速度为0时,向左运动距离最大。由动能定理:

-μ3mg x1=0-

解得

(3)木板第一次与墙碰撞后,向左匀减速直线运动,直到静止,再反向向右匀加速直线运动直到与重物有共同速度v,规定向右为正方向,由动量守恒:

设此时木板向左运动距离为x,经过的时间为t1,由动能定理得

由动量定理得:

再往后是匀速直线运动,经过t2第二次撞墙:

所以有

(4)由能量守恒定律:

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