题目内容
如图所示的凹形场地,两端是半径为L的光滑1/4圆弧面,中间是长为4L的粗糙水平面,质量为3m的滑块乙开始停在水平面的中点0处,质量为m的滑块甲从光滑圆弧面顶端A处无初速度滑下,进入水平面内并与乙发生碰撞,碰后以碰前一半的速度反弹。已知甲、乙与水平面的动摩擦因数分别为μ1,μ2且μ1= 2μ2。甲、乙的体积大小忽略不计,求:
(1)甲与乙碰撞前的速度。
(2)碰后瞬间乙的速度。
(3)甲、乙在O处发生碰撞后,刚好不再发生碰撞,则甲、乙停在距B点多远处。
(1)甲与乙碰撞前的速度。
(2)碰后瞬间乙的速度。
(3)甲、乙在O处发生碰撞后,刚好不再发生碰撞,则甲、乙停在距B点多远处。
解:(1)设甲到达O处与乙碰撞前的速度为v甲,由动能定理
得
(2)设碰撞后甲乙速度为,则
又,得:。
(3)由于μ1=2μ2,所以甲、乙在水平面上运动的加速度满足:a甲=2a乙
设甲在水平地面上通过的路程为S1、乙在水平地面上通过的路程为S2,则有:v'甲2=2a甲1
v'乙2=2a乙S2,即①
由于甲、乙刚好不再发生第二次碰撞,所以甲、乙在同一地点停下。
有以下两种情况:
第一种情况:甲返回时未到达B时就已经停下,此时有:S1<2L
而乙停在甲所在位置时,乙通过的路程为:S2=2L+2L+S1=4L+S1
因为S1与S2不能满足①,因而这种情况不能发生。
第二种情况:甲、乙分别通过B、C冲上圆弧面后,返回水平面后相向运动停在同一地点,
所以有:S1+S2=8L②
由①②两式得:
即小车停在距B为。
得
(2)设碰撞后甲乙速度为,则
又,得:。
(3)由于μ1=2μ2,所以甲、乙在水平面上运动的加速度满足:a甲=2a乙
设甲在水平地面上通过的路程为S1、乙在水平地面上通过的路程为S2,则有:v'甲2=2a甲1
v'乙2=2a乙S2,即①
由于甲、乙刚好不再发生第二次碰撞,所以甲、乙在同一地点停下。
有以下两种情况:
第一种情况:甲返回时未到达B时就已经停下,此时有:S1<2L
而乙停在甲所在位置时,乙通过的路程为:S2=2L+2L+S1=4L+S1
因为S1与S2不能满足①,因而这种情况不能发生。
第二种情况:甲、乙分别通过B、C冲上圆弧面后,返回水平面后相向运动停在同一地点,
所以有:S1+S2=8L②
由①②两式得:
即小车停在距B为。
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