题目内容

13.如图所示,高为h的光滑三角形斜劈固定在水平面上,其与水平面平滑对接于C点,D为斜劈的最高点,水平面的左侧A点处有一竖直的弹性挡板,质量均为m的甲、乙两滑块可视为质点,静止在水平面上的B点,已知AB=h,BC=3h,滑块甲与所有接触面的摩擦均可忽略,滑块乙与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.5.给滑块甲一水平向左的初速度,经过一系列没有能量损失的碰撞后,滑块乙恰好滑到斜劈的最高点D处,重力加速度用g表示.求:
(1)滑块甲的初速度v0的大小;
(2)滑块乙最终静止的位置与C点的距离.

分析 (1)两个滑块的质量相等,发生的是弹性碰撞,碰后两者交换速度.根据能量守恒定律求滑块甲的初速度v0的大小;
(2)对整个过程,运用动能定理求出滑块乙在水平面上滑行的总路程,再得到乙最终静止的位置与C点的距离.

解答 解:(1)甲、乙两滑块质量相等,每次碰撞没有能量损失,所以碰撞后两者交换速度.
根据能量守恒定律得:
  $\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$=μmg•BC+mgh
将BC=3h,μ=0.5代入解得 v0=$\sqrt{5gh}$
(2)设滑块乙在水平面上滑行的总路程为S.
对整个过程,由动能定理得
-μmgS=0-$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
解得 S=5h
所以滑块乙最终静止的位置与C点的距离为 S′=S-3h=2h
答:
(1)滑块甲的初速度v0的大小为$\sqrt{5gh}$;
(2)滑块乙最终静止的位置与C点的距离是2h.

点评 该题的关键要知道质量相等的两个物体,发生弹性碰撞时会换速度,题中的两个物体相当于一个物体乙在运动.

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