题目内容
【题目】如图所示,在水平面上有一弹簧,其左端与墙壁相连,O点为弹簧原长位置,O点左侧水平面光滑,水平段OP长L=1m,P点右侧一与水平方向成的足够长的传送带与水平面在P点平滑连接,皮带轮逆时针转动速率为3m/s,一质量为1kg可视为质点的物块A压缩弹簧(与弹簧不栓接),使弹簧获得弹性势能,物块与OP段动摩擦因数,另一与A完全相同的物块B停在P点,B与传送带的动摩擦因数,传送带足够长,A与B的碰撞时间不计,碰后A.B交换速度,重力加速度,现释放A,求:
(1)物块A.B第一次碰撞前瞬间,A的速度
(2)从A.B第一次碰撞后到第二次碰撞前,B与传送带之间由于摩擦而产生的热量
(3)A.B能够碰撞的总次数
【答案】(1)(2)(3)6次
【解析】
试题(1)设物块质量为m,A与B第一次碰前的速度为,则:
解得:
(2)设A.B第一次碰撞后的速度分别为,则,
碰后B沿传送带向上匀减速运动直至速度为零,加速度大小设为,
则:,解得:
运动的时间,位移
此过程相对运动路程
此后B反向加速,加速度仍为,与传送带共速后匀速运动直至与A再次碰撞,
加速时间为
位移为
此过程相对运动路程
全过程生热
(3)B与A第二次碰撞,两者速度再次互换,此后A向左运动再返回与B碰撞,B沿传送带向上运动再次返回,每次碰后到再次碰前速率相等,重复这一过程直至两者不再碰撞.则对A.B和弹簧组成的系统,从第二次碰撞后到不再碰撞:
解得第二次碰撞后重复的过程数为n=2.25,所以碰撞总次数为N=2+2n=6.5=6次(取整数)
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