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、与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)与最终相距多远?

(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)设经时间与恰好相对静止,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)在与相对静止前,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;在与相对静止后,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,与最终相距

 

                 (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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