题目内容

(20分)如图所示,A、B、C三个物体质量均为m,其中厚度相同的A、B位于光滑的水平面上,可视为质点的小物块C放在静止的B物体上,物体A以速度v0。向物体B运动,与B发生碰撞(碰撞时间极短),碰后A、B以相同的速度运动,但互不粘连;C滑过B后又在A上滑行,最后停在A上,与A一起以v0的速度运动.求:

  (1)物体B最终的速度;

  (2)小物块C在物体A和物体B上滑行过程中由于摩擦产生的热量之比.

.解:

(1)从最初A以速度υ0运动到最终AC以共同速度υ4运动、同时B以速度υ2匀速运动的过程中,对ABC组成的系统全过程由动量守恒定律有:

              mυ0=(m+m)υ4 +mυ2                                        (2分)

求得:                                                 (3分)

(2)如图1,从A以速度υ0运动到与B相碰获得共同速度(设为υ1)的过程中,对AB组成的系统由动量守恒定律得:

                 mυ0=(m+m)υ1                                             (2分)

    设C离开B的瞬时速度为υ3,AB整体的速度减小为υ2,如图2所示,对ABC组成的系统由动量守恒定律得:

  (m+m)υ1  =(m+m)υ2+mυ3                             (2分)

设该过程中C在B上滑行由于摩擦产生的热量为,由能量关系可得:

                                 (3分)

C以速度υ3离开B滑上A后,AB分离,B以速度υ2匀速运动,C和A相互作用至达到共同速度υ4,如图3所示。该过程中对A、C组成的系统由动量守恒定律有:

               mυ2+mυ3=(m+m)υ4                                           (2分)

设该过程中C在A上滑行由于摩擦产生的热量为,由功能关系可得:

                        (3分)

联立以上各式及题中已知可得:                   (3分)

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