题目内容
如图所示,在倾角θ=30??的斜面上放置一段凹槽B,B与斜面间的动摩擦因数μ=
,槽内靠近右侧壁处有一小球A,它到凹槽内左壁侧的距离d=0.10m.A、B的质量都为m=2.0kg,B与斜面间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,不计A、B之间
的摩擦,斜面足够长.现同时由静止释放A、B,经过一段时间,A与B的侧壁发生碰撞,碰撞过程不损失机械能,碰撞时间极短.取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)A与B的左侧壁第一次发生碰撞后瞬间A、B的速度.
(2)在A与B的左侧壁发生第一次碰撞后到第二次碰撞前的这段时间内,A与B的左侧壁的距离最大可达到多少?
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(1)第一次发生碰撞后瞬间A、B的速度分别为
0,
1.0 m/s(方向沿斜面向下)
(2)A与B的左侧壁的距离最大可达到0.10m
解析:
(1)A在凹槽内,B受到的滑动摩擦力
=10N ①(1分)
B所受重力沿斜面的分力
=10N
因为
,所以B受力平衡,释放后B保持静止 ②
释放A后,A做匀加速运动,由牛顿定律和运动学规律得
③(1分)
④(1分)
解得A的加速度和碰撞前的速度分别为
5m/s2,
1.0 m/s ⑤(2分)
A、B发生碰撞,动量守恒
⑥(2分)
碰撞过程不损失机械能,得
⑦(2分)
解得第一次发生碰撞后瞬间A、B的速度分别为
0,
1.0 m/s(方向沿斜面向下) ⑧(2分)
(2)A、B第一次碰撞后,B做匀速运动
⑨(1分)
A做匀加速运动,加速度仍为a1
⑩(1分)
⑾(1分)
经过时间t1,A的速度与B相等,A与B的左侧壁距离达到最大,即
⑿(1分)
⒀(1分)
代入数据解得A与B左侧壁的距离
0.10m ⒁(1分)
因为
, A恰好运动到B的右侧壁,而且速度相等,所以A与B的右侧壁恰好接触但没有发生碰撞。 ⒂
因此A与B的左侧壁的距离最大可达到0.10m。(1分)