Question

如图所示，矩形盒B的质量为M，底部长度为L，放在水平面上，盒内有一质量为M/5可视为质点的物体A，A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ，开始时二者均静止，A在B的左端．现瞬间使物体A获得一向右的水平初速度v，以后物体A与盒B的左右壁碰撞时，B始终向右运动．当A与B的左壁最后一次碰撞后，B立刻停止运动，A继续向右滑行距离S（S＜L）后也停止运动，则：
（1）若A第一次与B碰后瞬间被弹回的速率为v₁，求此时矩形盒B的速度．
（2）当B停止运动时A的速度是多少？
（3）求盒B运动的总时间．

Answer 1

【答案】分析：（1）AB碰撞过程动量守恒，根据动量守恒定律和动能定理列式求解即可．
（2）当B停止运动时，A继续向右滑行s（s＜L）后停止，根据动能定理列式求解即可．
（3）对系统用动量定理求解．
解答：解：（1）A第一次与B碰前，B是保持静止状态，设A的质量为m，
由动能定理得①
A、B组成的系统在第一次碰撞过程中动量守恒，设此时B的速率为v_B，选向右为正方向，
则mv_A=m（-v₁）+Mv_B②
由①、②得  ③
（2）最后一次碰撞后的过程中，设B停止运动时A的速度为v，对A由动能定理得
④
解得：⑤
（3）研究A、B组成的系统，它在水平方向所受的外力就是地面对盒B的滑动摩擦力，设盒B运动的总时间为t，选向右为正方向，由系统的动量定理得（或分别对A、B用动量定理联列得出）
-μ（m+M）gt=mv-mv_A⑥

答：（1）若A第一次与B碰后瞬间被弹回的速率为v₁，此时矩形盒B的速度为；
（2）当B停止运动时A的速度是；
（3）盒B运动的总时间为．
点评：本题考查动能定理和动量守恒定律、动量定理的综合应用，应熟练掌握其公式．