题目内容

如图所示,在倾角为θ =37°的足够长的光滑斜面上,质量都为M =2kg的长方体板AB之间夹有少许炸药,在B的左端叠放有一质量为m =1kg的物体C(视为质点),CB之间的动摩擦因数μ =0.75。现无初速同时释放它们,当它们沿斜面滑行s =3m时,炸药瞬间爆炸,爆炸完毕时A的速度为vA=12m/s。此后,C始终未从B的上表面滑落。问:B的长度至少多大?(取g =10 m/s2,爆炸不会影响各物体的质量和各表面的光滑程度。)

2 m


解析:

爆炸时间极短,C的动量不变。爆炸完毕,A、B分离,分析B、C受力,明确它们的运动过程,可用运动学或能量两个角度求相对位移。

整体下滑对A、B整体,由动能定理,设末速度为v,有

                   

代入数值得:v = 6m/s                                    

爆炸前后,A、B系统动量守恒:

2M v = M vA+M vB                                           

代入数值得:vB = 0                                          

此后,C在B上滑行时,B、C的加速度:

                     

                  

B和C达到共同速度v后将不再相对运动,这段时间为t,有: 

板的最小长度L满足:L= = 2 m     

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