题目内容

如图,质量为m的小球系于长L=0.8m的轻绳末端.绳的另一端系于O点.将小球移到轻绳水平的位置后释放,小球摆到最低点A时,恰与原静止于水平面上的物块P相碰.碰后小球回摆,上升的最高点为B,A、B的高度差为h=0.20m.已知P的质量为M=3m,P与水平面间动摩擦因数m =0.25,小球与P的相互作用时间极短.求P能沿水平面滑行的距离.

 

小球下摆和回摆两过程中,小球机械能均守恒.下摆到A点时,速率v0满足方程

,解出:m/s

P碰后回摆初速率v1满足方程

,解出v1=2.0m/s.

因小球与P相互作用时间极短,即Δt→0,相互作用过程中,摩擦力的冲量If =mmg·Δt→0,故相互作用过程中小球与P所组成的系统动量守恒,以小球碰前初速度方向为正方向,有:

mv0=m(-v1) + M v 可解出 =2.0m/s.

碰后P沿水平面滑行:(动能定理)

滑动距离为m=0.8m

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