Question

16．如图所示，木块A和半径为r=0.5m的四分之一光滑圆轨道B静置于光滑水平面上，A、B质量m_A=m_B=2.0kg．现让A以v₀=6m/s的速度水平向右运动，之后与墙壁碰撞，碰撞时间为t=0.2s，碰后速度大小变为v₁=4m/s．取重力加速度g=10m/s²．求：
①A与墙壁碰撞过程中，墙壁对木块平均作用力的大小；
②A滑上圆轨道B后到达最大高度时的共同速度大小．

Answer 1

分析 ①A碰撞墙壁过程，应用动量定理可以求出作用力．
②A滑上圆轨道B后到达最大高度时，AB速度相等，设A、B的共同速度为v，以向左为正方向，由系统水平方向动量守恒列式求解．

解答 解：①设水平向左为正方向，当A与墙壁碰撞时，
由动量定理得：Ft=m_Av₁-m_A•（-v₀），解得：F=100N．
②A滑上圆轨道B后到达最大高度时，AB速度相等，设A、B的共同速度为v，以向左为正方向，
由系统水平方向动量守恒得：m_Av₁=（m_A+m_B）v₂，
解得：v₂=2m/s；
答：①A与墙壁碰撞过程中，墙壁对木块平均作用力的大小为100N；
②A滑上圆轨道B后到达最大高度时的共同速度大小为2m/s．

点评 本题主要考查了动量守恒定律和动量定理的直接应用，要求同学们能正确分析物体的运动情况，注意使用动量守恒定律时要规定正方向，难度适中．