题目内容
如图所示,在倾角、足够长的斜面上分别固定着两个物体A和B,相距L=0.2m,它们的质量mA=mB=1kg,与斜面间的动摩擦因数分别为和(设最大静摩擦力和滑动摩擦力相等)。在t=0时刻同时撤去固定两物体的外力后,A物体将沿斜面向下运动,并与B物体发生连续碰撞(碰撞时间极短),每次碰撞后两物体交换速度。g取10m/s2。求:
(1)从A开始运动到两物体第二次相碰经历多长时间?(6分)
(2)从开始至第n次碰撞时B物体通过的路程。(6分)
(1) A物体沿斜面下滑时有:
B物体沿斜面下滑时有
综上分析可知,撤去固定A、B的外力后,物体B恰好静止于斜面上,物体A将沿斜面向下做匀加速直线运动. (2分)
由运动学公式得A与B第一次碰撞前的速度
由于AB碰撞后交换速度,故AB第一次碰后瞬时,B的速率vA1 =vB1=1m/s
从AB开始运动到第一次碰撞用时
两物体相碰后,A物体的速度变为零,以后再做匀加速运动,而B物体将以vB1=1m/s
的速度沿斜面向下做匀速直线运动.
设再经t2时间相碰,则有 解之可得t2=0.8s
故从A开始运动到两物体第二次相碰,共经历时间t=t1+t2=0.4+0.8=1.2s
(2)从第2次碰撞开始,每次A物体运动到与B物体碰撞时,速度增加量均为
Δv=at2=2.5×0.8m/s=2m/s,由于碰后速度交换,因而碰后B物体的速度为:
第一次碰后: vB1=1m/s 第二次碰后: vB2=2m/s
第三次碰后: vB3=3m/s…… 第n次碰后: vBn=nm/s
每段时间内,B物体都做匀速直线运动,则第n次碰前所运动的距离为
sB=[1+2+3+……+(n-1)]×t2= m (n=1,2,3,…,n-1)
【解析】略