题目内容

2.质量为mB=6kg的木板B静止于光滑水平面上,物块A质量为mA=1kg,停在B的左端.质量为m=1kg的小球用长为l=0.8m的轻绳悬挂在固定点O上,将轻绳拉直至水平位置后,由静止释放小球,小球在最低点与A发生碰撞,碰撞时间极短,且无机械能损失.物块与小球可视为质点,不计空气阻力.已知A、B间的动摩擦因数μ=0.1,A离开B时的速度是B的2倍,g取10m/s2.求木板的长度d?

分析 对小球下落过程应用机械能守恒定律求出小球到达A时的速度,再由机械能守恒定律求得球反弹上升的初速度即球与A碰后的速度,再根据动量守恒定律求得球与A碰撞后A的速度;A没有滑离B,A、B共同运动,由动量守恒定律列方程求二者共同的速度,由摩擦力做功的特点即可求得木板的长度.

解答 解:由机械能守恒有:mgl=$\frac{1}{2}$mv02,解得:v0=$\sqrt{2gl}$=4m/s,
球与A碰撞过程中,系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=mAvA+mv,
由机械能守恒定律得:$\frac{1}{2}$mv02=$\frac{1}{2}$mAvA2+$\frac{1}{2}$mv2,
由于小球和A质量相等,解得:vA=4m/s,
A与B相互作用,系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:mAvA=mBvB′+mAvA′,
解得:vA′=2vB′,vB′=0.5m/s,vA′=1m/s,
A与B相互作用,由能量守恒定律得:
μmgd=$\frac{1}{2}$mAvA2-$\frac{1}{2}$mBvB2-$\frac{1}{2}$mAvA′2,
代入数据解得:d=6.75m;
答:木板的长度d为6.75m.

点评 本题关键是根据动量守恒定律、动量定理、能量守恒列式求解,应用动量守恒解题时要注意选取合适的系统作为研究对象,判断是否符合动量守恒的条件,注意选取正方向.

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