题目内容

【题目】如图所示,在竖直平面内,一半径为R=0.45m的光滑半圆轨道MN和粗糙水平轨道PMM点相切,MN为圆弧轨道的直径,O为圆心,一质量为mA=1kg的物块A(可视为质点)水平向右运动。与静止在M点的质量为mB=2kg的物块B发生完全弹性碰撞,已知碰撞前瞬间物块A的速度为v0=9m/s,碰撞后物块A最终静止在水平轨道的Q(图中未标出),物块B脱离半圆轨道后也恰好落到Q处,重力加速度g=10m/s2,求:

(1)碰撞后瞬间物块B的速度大小;

(2)物块和水平轨道之间的动摩擦因数。

【答案】(1)6m/s(2)0.25

【解析】

(1)根据碰撞过程动量守恒和能量守恒关系求解碰撞后瞬间物块B的速度大小;(2)碰后物体B沿轨道上滑到达最高点后做平抛运动,根据平抛运动的规律求解落点的位置;在研究物体A碰前的减速过程,由动能定理求解动摩擦因数.

(1)物块AB发生弹性碰撞,根据动量守恒定律: mAv0=mAv1+mBv2

由能量关系:mAv02=mAv12+mBv22

解得v1=-3m/s v2=6m/s

(2)物块BM点运动到N点的过程中,由动能定理:

解得

然后做平抛运动,则2R=gt2,x=vNt

解得x=1.8m;

A物体由动能定理:

解得μ=0.25

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