题目内容

一质量M=2kg的长木板B静止在光滑的水平面上,B的右端与竖直挡板的距离为S=0.5m.一个质量为m=1kg的小物体A以初速度v0=6m/s从B的左端水平滑上B,当B与竖直挡板每次碰撞时,A都没有到达B的右端.
设定物体A可视为质点,AB间的动摩擦因数μ=0.2,B与竖直挡板碰撞时间极短且碰撞过程中无机械能损失,g取10m/s2.求:
(1)B与竖直挡板第一次碰撞前的瞬间,AB的速度值各是多少?
(2)最后要使A不从B上滑下,木板B的长度至少是多少?(最后结果保留三位有效数字.)

(20分)解:(1)设AB达到共同速度为v1时,B向右运动距离为S1由动量守恒定律有 (1分) 由动能定理有 (1分)联立解得 S1=2m (1分)由于S=0.5m<2m,可知B与挡板碰撞时,AB还未达到共同速度.设B与挡板碰撞前瞬间A的速度为vAB的速度为vB,则由动量守恒定律有 (2分)由动能定理有 (2分)联立解得 vA=4m/s、 vB=1m/s (2分)(2)B与挡板第一次碰后向左减速运动,当B速度减为零时,B向左运动的距离设为SB,由动能定理有 (1分)由上式解得 SB=0.5m (1分)在A的作用下B再次反向向右运动,设当AB向右运动达到共同速度v2时B向右运动距离为S2,由动量守恒定律有 (1分)由动能定理有 (1分)解得 (2分)故AB以共同速度向右运动,B第二次与挡板碰撞后,以原速率反弹向左运动.此后由于系统的总动量向左,故最后AB将以共同速度v3向左匀速运动.由动量守恒定律有 (M-m)v2=(M+m)v3 (1分)解得 (1分)设AB上运动的总量程为L(即木板B的最小长度),由系统功能关系得: (2分)代入数据解得 L=8.96m (1分)
练习册系列答案
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