题目内容

【题目】如图甲所示,质童为m=0.3kg的小物块B(可视为质点)放在质量为M=0.1kg、长度L=0.6m的木板A的最左端,A和B一起以v0=lm/s的速度在光滑水平面上向右运动,一段时间后A与右侧一竖直固定挡板P发生弹性碰撞。以碰撞瞬间为计时起点,取水平向右为正方向,碰后0.5s内B的速度v随时间t变化的图像如图乙所示。取重力加速度g=10m/s2,求:

(1)A与B间的动摩擦因数;

(2)A与P第1次碰撞到第2次碰撞的时间间隔;

(3)A与P碰撞几次,B与A分离。

【答案】(1)0.1(2)0.75s(3)一共可以碰撞2次

【解析】

方法一:

解:(1)碰后A向左减速,B向右减速,由图像得:

由牛顿第二定律:

求得

(2)由牛顿第二定:

A减速到0后,向右继续加速,最后与B共速

由:

求得:

,

此过程中,A向左移动的距离为:

之后A与B一起向右匀速运动,时间:

所以一共用的时间:

;

(3)A第1次与挡板P相碰,到第2次相碰的过程内,

假设第3次碰撞前,A与B不分离,A第2次与挡板P相碰后到第3次相碰的过程内

,

求得:

由于:

所以一共可以碰撞2次。

方法二:

解:(1)碰后A向左减速,B向右减速,由图像得:

由牛顿第二定律:

求得

;

(2)碰后B向右减速,A向左减速到0后,向右继续加速,最后与B共速,由动量守恒定律可得:

解得:

此过程,对B由动量定理得:

解得:

对A由动能定理:

求得:

此后A、B一起向右匀速运动的时间:

所以一共用的时间:

(3)A第1次与挡板P碰撞后到共速的过程中,对整个系统,由能量守恒:

假设第3次碰撞前,A与B不分离,A第2次与挡板P相碰后到共速的过程中,由动量守恒:

由能量守恒:

解得:

由于,所以一共可以碰撞2次。

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