题目内容

【题目】如图所示,上下表面均粗糙且足够长的木板A静置于水平地面上。物块B与A间的动摩擦因数为μ0=0.2,物块C与A材料相同,与水平地面间的动摩擦因数均为μ=0.1,物块B放在木板A上,它们的质量分别为mA=3kg,mB=1kg,mC=2kg。开始时A、B、C均静止,A的右端与C左端相距L=4m。现对A施加一水平向右F=6 N的恒力,A、B保持相对静止一起向右加速运动。一段时间后A与C正碰,且碰撞时间极短并粘在一起,最终A、B、C共速。取重力加速度g=10 m/s2,求:

(1)A、C碰前瞬间B的速度大小?

(2)B相对A滑动的距离S

【答案】(1)2m/s;(2)0.133m

【解析】

(1)由题意可知,开始时,A和B相对静止一起向右运动,由动能定理得:

[F-μ(mA+mB)g]L=(mA+mB)

解得A、C碰前瞬间B的速度大小

v1=2m/s

(2)当A、C发生碰撞时,碰撞时间极短,A、C系统的动量守恒,则有

mAv1=(mA+mC)v2

解得

v2=1.2m/s

A、C所受地面的摩擦力

Ff=μ(mA+mB+mC)g=6N=F

所以A、B、C所受的合外力为零,系统的动量守恒,最终A、B、C共速,由动量守恒定律和能量守恒得

mBv1+(mA+mC)v2=(mA+mB+mC)v3

mB+(mA+mC)=(mA+mB+mC)+μmBgS

解得

S=0.133m

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