题目内容
【题目】甲图是传送带紧贴矩形桌面的俯视示意图。传送带和桌面在同一水平面且都足够宽、足够长,传送带沿图示方向运动。abcd是垂直水平面固定的光滑挡板条,ab与cd部分是直的,bc是平滑过渡部分。挡板条ab部分与传送带运动方向的夹角为θ。质量为m1的小滑块A与传送带的动摩擦因数为μ,从a点由静止释放,最后与静止在桌面c点、质量为m2的小滑块B发生弹性正碰。小滑块A、B均可视为质点,桌面c点左侧光滑,右侧与小滑块A、B的动摩擦因数均为μ1,重力加速度为g。
(1)若m1=3m2,小滑块A碰前瞬间的速率为v0′,求小滑块A、B碰后在桌面滑行的距离之比s1:s2。
(2)在满足m1<m2的前提下,小滑块A碰前瞬间的速率v0′一定,m2取不同值,小滑块A、B碰后速率也会不同。乙图中的实线反映了小滑块A碰后从b点滑上传送带的速率vb与再次滑出传送带的速率vb′的关系。图中p点对应着小滑块A、B最后停在桌面上同一位置,求其相应的m1:m2:
(3)若传送带的速度恒定为v0,请求小滑块A经过b点时的速率v0′,并从速度与加速度两个角度,定性描述小滑块A从a点由静止释放到b点的运动情况。
【答案】(1) (2) (3)小滑块A由a点到b点做加速度逐渐减小的变加速直线运动直至匀速,小滑块A经过b点时的速率
【解析】本题考查物体的弹性碰撞,涉及物体的受力分析及运动情况判断。
(1)小滑块A、B发生弹性正碰,则
解得: 、
由动能定理: 、
所以
(2)因A、B最后停在桌面上同一位置,故B碰后的速度与A反弹后从从传送带滑回桌面的速度相同。
即:
所以: 且
联立可得:
所以
(3)小滑块A由a点到b点做加速度逐渐减小的变加速直线运动直至匀速
小滑块A经过b点时的速率
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