题目内容
【题目】如图甲所示,长木板A静止在水平地面上,其右端叠放着物块B,左端恰好在O点,水平面以O点为界,左侧光滑、右侧粗糙。物块C(可以看作质点)和D间夹着一根被压缩的弹簧,并用细线锁住,两者以共同速度v0=8 m/s向右运动,某时刻细线突然断开,C和弹簧分离后,撤去D,C与A碰撞并与A粘连(碰撞时间极短),此后,AC及B的速度一时间图象如图乙所示。已知A、B、C、D的质量均为m=l kg,木板A的长度l= 5m,A、C与粗糙面间的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)长木板A与桌面间的动摩擦因数及B与A间的动摩擦因数。
(2)烧断细线之前弹簧的弹性势能。
(3)最终物块B离长木板A左端的距离。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)设A与地面间的动摩擦因数为μ,B与A上表面的动摩擦因数为μ/,由图乙可知:0-1s,AC整体做匀减速运动的加速度aA1=3.5m/s2,B做匀加速运动的加速度aB1=1m/s2,
对AC整体:
对B有:
解得:μ/=0.1;μ=0.2
(2)C与A碰撞过程中动量守恒:mvC=2mvA,其中vA=4.5m/s
解得vC=9m/s
弹簧弹开过程中,CD系统动量守恒,由动量守恒定律:
解得:vD=7m/s
弹簧弹开过程中,CD及弹簧组成的系统的机械能守恒,则有:
解得:EP=1J
(3)由图乙可知:0-1s内B相对A向左运动的位移:
AB速度相等后,B的加速度:
AC整体的加速度:
因 ,所以AC整体先停止运动,
AC整体的运动时间为: ,
在0.4s内B相对A向右运动的位移:
A停止时B的速度:
然后B在A上面做匀减速运动直到停止,B的加速度
B相对A向右运动的位移:
所以最终B离长木板A左端的距离