题目内容
【题目】如图所示,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到水平面的距离为h。物块B质量是小球的5倍,置于粗糙的水平面上且位于O点的正下方,物块与水平面间的动摩擦因数为μ。现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时到水平面的距离为。小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,
求(1)碰撞后物块的速度大小为
(2)物块在水平面上滑行的时间t。
【答案】(1)(2)
【解析】(1)设小球的质量为m,运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v1,取小球运动到最低点重力势能为零,根据机械能守恒定律,有:
解得: ;
设碰撞后小球反弹的速度大小为v2,同理有:
解得: ;
(2)小球与物块发生正碰,由于碰撞时间极短,内力远大于外力,小球和物块组成的系统动量守恒,取水平向右为正方向,设碰后物块速度为v3,根据动量守恒定律,有:
,
解得:
物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小为:
f=5μmg
设物块在水平面上滑行的时间为t,根据动量定理,有:
Ft=05mv3
得:t=
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