题目内容

(09年湖南省部分示范中学联考)(15分)如图所示,质量为的足够长木板静止在光滑水平面上,质量均为的两个小物块放在的左端,间相距s0,现同时对施加水平向右的瞬时冲量而使之分别获得初速度v0和2v0,若之间的动摩擦因数分别为m 和2m ,则

(1)最终的共同速度为多大?

(2)求运动过程中的最小速度?

(3)最终相距多远?

(4)整个过程中与木板因摩擦所产生的热量之比为多大?

解析:(1)由于三个物体构成的系统在水平方向不受外力,所以由动量守恒定律可得

                                          (1分)

 

于是可解得:最终的共同速度为

 

                                                    (2分)

 

(2)设经时间恰好相对静止,此时的速度最小,设为,此时的速度为,由

 

                                (1分)

 

                                   (1分)

 

                                     (1分)

 

可解得:                                  (1分)

 

(3)在相对静止前,三个物体的加速度大小分别为

 

   (1分)

 

做匀减速运动,做匀加速运动;在相对静止后,三个物体的加速度大小又分别为

 

                     (1分)

 

做匀加速运动,做匀减速运动,最终三个物体以共同速度匀速运动.

 

在开始运动到三个物体均相对静止的过程中相对于地面的位移分别为

 

                (1分)

 

                      (1分)

 

所以,最终相距

 

                 (1分)

 

(4)设整个运动过程相对于滑行距离为,则相对于滑行的距离为,于是有

 

   (1分)

 

     

                                              

        

                             

解得: ()                                                                                (1分)

 

由此求得:整个过程中与木板因摩擦所产生的热量之比为

 

                                                     (1分)

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