题目内容
【题目】如图所示,一质量为3m、厚度h=0.05m的木板C,静放在粗糙水平地面上。在木板C上静放一质量为2m的弹性小物块B:B所处位置的右侧光滑,长L1=0.22m;左侧粗糙,长L2=0.32m;B与其左侧的动摩擦因数μ1=0.9:竖直固定、半径R=0.45m的光滑圆弧轨道,其最低点与木板C右端等高相切。现有一质量为m的弹性小物块A,从轨道最高点由静止下滑。已知C与地面间动摩擦因数μ2=0.25,小物块A、B可看为质点,重力加速度g取10m/s2。试求:
(1)A刚滑上C时的速度大小;
(2)A、B碰后瞬间的速度大小;
(3)试分析判断,小物块A是否会滑离木板C;如果会,试求小物块A落地瞬间与木板C右端的水平距离。
【答案】(1)3m/s(2)v1=-1m/s,v2=2m/s(3)会,0.108m
【解析】
(1)对物体A,由动能定理有
解得
(2)弹性小物块A和B碰撞,设向左为正方向,动量守恒定律有
又能量守恒定律
解得v1=-1m/s,v2=2m/s
(3)由于小物块B向左运动进入C的粗糙区域,则C不会向右运动,而小物块A运动方向向右,C上表面右边光滑,故A将会从C右边飞出
在A未飞出C时,对B有 得
对C有 得a2=1m/s2
设经过t1时间BC共速,此时A还未从C飞出
得t1=0.2s;
A的位移大小 得
B的位移 可得:x2=0.22m
C的位移 可得x3=0.02m
由于x1+x3=0.22=L1,故此时A刚好从C的右端飞出;
x2-x3=0.2<L2,故共速时B没有从C左端飞出
设BC共速时可以相对静止一起减速
对BC有 解得
对B: ,故BC将相对静止一起减速
设BC一起减速到0的时刻为t3,位移为XBC,则:
得
对A:飞出后做平抛运动: 得
由t2>t3可知,BC停下后A才落地
故A落地瞬间与木板C右端得水平距离