题目内容
如图所示,n个相同的木块(视为质点),每块的质量都是m,放置在倾角为θ的斜面上,相邻两木块间的距离为l,最下端的木块距底端也是l,木块与斜面间的动摩擦因数为μ,如图所示,在开始时刻,第一个木块以初速度v0沿斜面下滑,其余所有木块都静止. 由于第一个木块的下滑将引起一系列的碰撞,在每次发生碰撞后,发生碰撞的木块都粘在一起运动,直到最后n个木块到达斜面底端时刚好停在底端.
求:(1)第一次碰撞前一瞬间第一个木块的动能Ek;
(2)第一次碰撞过程中系统损失的机械能△E1与碰撞前木块1的动能Ek1的比值是多少?
(3)在整个过程中由于碰撞而损失的总机械能△E.
(1)依题意,最后一个木块停在斜面底端,表明木块除碰撞以外其他时间内所受合外力与运动方向相反,木块沿斜面做匀减速运动,设其加速度大小为a,方向沿斜面向上
①
第一次碰撞前第一个木块的速度为,动能为
(2)1、2两木块碰撞过程中动量守恒
上述过程中损失的机械能
解得
(3)由可知木块下滑加速度与质量无关,从第一个木块开始下滑的整个过程中,除每一次碰撞的瞬间外,下滑加速度均为a,方向沿斜面向上。在整个过程中,第n个木块运动距离为,第n-1个木块运动的距离为2。…第一个木块运动的距离为n。除碰撞瞬间外,各木块克服合外力做功
整个过程中,各次碰撞损失的总机械能为
解得