题目内容

在水平面上方空间加一方向水平向右的匀强电场,电场强度为N/C,使A由静止释放后向左滑动并与B发生碰撞,碰撞的时间极短,碰撞后两滑块结合在一起共同运动,与墙壁发生碰撞时没有机械能损失,两滑块都可以视为质点。已知水平面OQ部分粗糙,其余部分光滑,两滑块与粗糙水平面OQ间的动摩擦因数均为μ=0.50,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2。求:

(1)A经过多少时间与B相碰?相碰结合后的速度是多少?

(2)AB与墙壁碰撞后在水平面上滑行的过程中,离开墙壁的最大距离是多少?

(3)AB相碰结合后的运动过程中,由于摩擦而产生的热是多少?通过的总路程是多少?

  ????????????????????????????(2分)

?????????????????????????????(2分)

解得s??????????????????????????????(1分)

m / s

滑块AB碰撞的过程中动量守恒,即?????????(2分)

m / s?????????????????????????????(1分)

(2)两滑块共同运动,与墙壁发生碰撞后返回,第一次速度为零时,两滑块离开墙壁的距离最大,设为,在这段过程中,由动能定理得

?????????????(3分)

解得m???????????????????????????(1分)

(3)由于N,N,,即电场力大于滑动摩擦力,AB向右速度为零后在电场力的作用下向左运动,最终停在墙角O点处,设由于摩擦而产生的热为Q,由能量守恒得

J?????????????????????(2分)

AB第二次与墙壁发生碰撞后返回,滑块离开墙壁的最大距离为,假设L2s,在这段过程中,由动能定理得  

解得L2≈0.064m

L2<s=0.15m ,符合假设,即AB第二次与墙壁发生碰撞后返回停在Q点的左侧,以后只在粗糙水平面OQ上运动。????????????????????????(2分)

设在粗糙水平面OQ部分运动的总路程s1,则??????(2分)

s1=0.6m???????????????????????????????(1分)

AB相碰结合后的运动过程中通过的总路程是s2,则

???????????????????????????(2分)

m??????????????????????????????(1分)

另解:(2)从Q点到与墙壁发生碰撞后返回Q点,设返回Q点时速度为v3,则

?????????????????(2分)

m/s。       过Q点向右还能运动s1,则??(1分)

s1=0.075m。      m??????????????????(1分)

(3) 设AB靠近墙壁过程的加速度为a1, 远离墙壁过程的加速度为a2,则

5/3m/s235/3m/s2???????????????????????(1分)

设第三次、第四次……第n次与墙壁发生碰撞后返回,滑块离开墙壁的最大距离分别为L3L4Ln,则第二次返回与第三次远离过程中??????????(1分)

同理得……,???????(1分)

,……,??????(1分)

AB相碰结合后的运动过程中通过的总路程是

……

=m?????????????????????????????(2分)

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