题目内容

在水平桌面上沿一条直线放两个完全相同的小物块A和B(可看作质点)质量均为m,它们相距s.B到桌边的距离是2s.对A施以瞬间水平冲量I,使A沿A、B连线以速度v向B运动.设两物体碰撞时间很短,碰后不再分离.为使两物体能发生碰撞,且碰撞后又不会离开桌面,求:
(1)物体A、B与水平面间的动摩擦因数μ应满足什么条件.
(2)若,那么A、B碰撞过程系统损失的动能是多少?A、B停止运动时,到桌面右边缘的距离s′是多少?

【答案】分析:(1)为了能发生碰撞,A的初动能大于滑行s过程克服阻力做功;碰撞过程A、B系统动量守恒,碰后系统总动能小于滑行2s过程克服阻力做的功.根据动能定理列出表达式求解.
(2)根据动能定理求出碰撞前的动能,根据动量守恒定律求出碰撞后的速度,从而得出系统损失的动能.对系统运用动能定理,求出A、B停止运动时,到桌面右边缘的距离.
解答:解:(1)若要发生碰撞,则A碰到B时速度大于零,根据动能定理得,

解得
碰后系统总动能小于滑行2s过程克服阻力做的功,设碰后的速度为v,根据动能定理得,
-2μmg?2s=
碰撞前,根据动能定理得,

碰撞过程中动量守恒,有mv′=2mv
联立三式解得,
所以≤μ<.
(2)若,根据动能定理得,
解得
根据动量守恒得,mv1=2mv2
所以
A、B碰撞过程系统损失的动能.
对碰撞后系统运用动能定理得,-2μmg?s″=
解得s″=
则到桌面右边缘的距离s′=2s-.
故A、B碰撞过程系统损失的动能是,A、B停止运动时,到桌面右边缘的距离s′是.
点评:运用动能定理解题要选择合适的研究对象,合适的研究过程,确定在研究的过程中有哪些力做功,然后根据动能定理列表达式求解.
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