题目内容

5.如图所示,两个可视为质点的物块A、B质量相等,相距s沿直线放置在水面地面上,在距B为2s的右侧有一小坑,且A、B与水地面动摩擦因数相同.A以初速度v0向B运动,为使A能与B发生碰撞且碰后又不会落入坑中,A、B与水平地面间的动摩擦因数应满足什么条件?已知A、B碰撞时间很短且碰后黏在一起不再分开,重力加速度为g.求A、B与水平地面间的动摩擦因数应满足的条件.

分析 要使AB能相碰,则A到达B时速度不为零,根据动能定理列式,从A到B的过程中,根据动能定理求出与B相碰前的速度,AB相碰的过程中,动量守恒,根据动量守恒定律列式,要使A、B粘一起不落入坑中,则到达坑前速度减为零,根据动能定理列式,联立方程即可求解.

解答 解:设A、B质量均为m,它们与地面间的动摩擦因数为μ,
若A能与B相碰,则有:$\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}-μmgs>0$①
设A与B碰前速度为v1,碰后速度为v2,由动能定理得:$\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}-\frac{1}{2}{mv}_{1}^{2}=μmgs$②
碰撞过程中,动量守恒,以A的速度方向为正,
根据动量守恒定律得:mv1=2mv2③
A、B粘一起不落入坑中的条件为:$\frac{1}{2}•2{mv}_{2}^{2}<μ•2mg•2s$④
联立并解得:$\frac{{v}_{0}^{2}}{18gs}<μ<\frac{{v}_{0}^{2}}{2gs}$
答:A、B与水平地面间的动摩擦因数应满足的条件为$\frac{{v}_{0}^{2}}{18gs}<μ<\frac{{v}_{0}^{2}}{2gs}$

点评 本题主要考查了动能定理以及动量守恒定律的直接应用,要求同学们能正确分析物体的受力情况,明确不落入坑中的条件,注意应用动量守恒定律解题时要规定正方向.

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