题目内容

2.如图所示,质量为2m的木板A静止在光滑水平面上,其右端与固定挡板相距L,内壁光滑的弹射器利用压缩弹簧把质量为m的物块B(视为质点)水平向右弹射出去,B弹出后从A左端的上表面水平滑入,之后立刻拿走弹射器.已知A足够长,B不会从A表面滑出,A与挡板的碰撞无机械能损失;弹射器弹簧储存的弹性势能为E,重力加速度为g,不计空气阻力.

(1)B从A左端的上表面水平滑入时的初速度大小v0
(2)若A与挡板碰撞前,A、B已相对静止,求A碰撞挡板前的速度v
(3)若A与挡板只发生一次碰撞,求A、B之间的动摩擦因数μ满足的条件.

分析 对B弹出的过程由动能定理求出其弹出的速度,由动量守恒求出AB碰撞后的共同速度,要A与挡板只发生一次碰撞,则:mAvA≥mBvB,A运动的距离为S,S≤L,对A由动能定理列方程求出摩擦因数.

解答 解:(1)对B弹出的过程,弹簧的弹力做功,弹性势能转化为B的动能,由动能定理得:E=$\frac{1}{2}$mv02  
解得:v0=$\sqrt{\frac{2E}{m}}$              
(2)B在A上运动的过程中,A与B组成的系统在水平方向满足动量守恒定律,规定向右为正方向,得:
mv0=(2m+m)v                     
解得:v=$\frac{1}{3}$v0=$\frac{1}{3}$$\sqrt{\frac{2E}{m}}$                                
(3)设A与挡板碰前瞬间,A的速度为vA,B的速度为vB
由动量守恒:mv0=2mvA+mvB                      
要A与挡板只发生一次碰撞,则:mAvA≥mBvB            
A运动的距离为S,S≤L,
对A由动能定理得:μmgL=$\frac{1}{2}$•2mv2
解得:μ≥$\frac{E}{8mgL}$         
答:(1)B从A左端的上表面水平滑入时的初速度大小v0=$\sqrt{\frac{2E}{m}}$;
(2)若A与挡板碰撞前,A、B已相对静止,A碰撞挡板前的速度v=$\frac{1}{3}$$\sqrt{\frac{2E}{m}}$;     
(3)若A与挡板只发生一次碰撞,A、B之间的动摩擦因数μ满足的条件μ≥$\frac{E}{8mgL}$.

点评 考查学生应用动量守恒定律和动能定理解决相互作用问题的能力.

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