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AB,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(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)

 

【答案】

(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AB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AB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

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

 

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