题目内容

如图所示,质量均为mBC两滑板,静置于光滑水平面上。滑板B及滑板C的水平部分长度均为L。C滑板右端是半径为L/4的1/4光滑圆弧。B与固定挡板P相距L/6。现有一质量为m的小铁块A以初速度v0滑上B。通过速度传感器测得B的速度变化如右下图所示,B在撞上P前的瞬间速度为v0/4,BP相撞后瞬间速度变为零。

(1)求: ① B在撞上P前的瞬间,A的速度v1多大?②AB之间的动摩擦因数μ1=?

(2)已知A滑上C时的初速度。①若滑板C水平部分光滑,则A滑上C后是否能从C的右端圆弧轨道冲出?②如果要A滑上C后最终停在C上,随C其一起运动,AC水平部分间的动摩擦因数μ2至少要多大?


(1)(共6分)

   ①对AB系统有                   ①  (2分)

             得                            ②  (1分)

②由B图线可知,B在与P碰撞前一直都受摩擦力的作用,对B由动能定理得:

                         ③  (2分)

解得                                 ④  (1分)

(2)(共12分)

① 解一:

Av3滑上C后,冲至C右端轨道最高点恰好与C达到共速而不冲出轨道,设此共同速度为,则

                                    ⑤(2分)

                    ⑥(2分)

      解得                         ⑦(1分)

      故,A滑上C后会从滑板C的右端冲出圆弧轨道。    (1分)

 解二:

 A滑上C后,设冲至C右端轨道最高点时,C的速度为A竖直方向的速度为,则

                                    ⑧ (2分)

               ⑨(2分)

      解得                         ⑩ (1分)

      故,A滑上C后会从滑板C的右端冲出圆弧轨道。      (1分)

解三:

A滑上C后,设冲至C右端轨道最高点时,C的速度为A竖直方向能达到的高度为h,则

                                      (2分)

                       (2分)

      解得                               (1分)

      故,A滑上C后会从滑板C的右端冲出圆弧轨道。       (1分)

②设A最终能恰好停在C的最左端,在此情况下AC的动摩擦因数为,则对AC系统有:

                          (2分)

                                       (1分)

     解得                               (1分)

     因为即使AC的右端冲出圆弧轨道,由于AC水平方向速度相同,最终A还会落回到C上,故无论A是否会从滑板C的右端冲出圆弧轨道,AC水平部分间的摩擦因数都至少为或0.375。                                             (2分)

 

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