题目内容

如图所示,粗糙水平桌面PO长为L=1m,桌面距地面高度H=O.2m,在左端P正上方细绳悬挂质量为m的小球A,A在距桌面高度h=0.8m处自由释放,与静止在桌面左端质量为m的小物块B发生对心碰撞,碰后瞬间小球A的速率为碰前瞬间的
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,方向仍向右,已知小物块B与水平桌面PO间动摩擦因数μ=0.4,取重力加速度g=10m/s2.
(1)求碰前瞬间小球A的速率和碰后瞬间小物块B的速率分别为多大;
(2)求小物块B落地点与O点的水平距离.
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分析:(1)根据机械能守恒定律求出小球A碰撞前的速度,再根据动量守恒定律求出碰后瞬间小物块B的速度大小.
(2)根据动能定理求出小物块B滑动右端时的速度,离开右端做平抛运动,根据高度求出时间,根据时间和初速度求出水平距离.
解答:解:(1)设碰前瞬间小球A的速度大小为v1,碰后瞬间小物块B速度大小为v2
对小球A,由机能守恒定律    mgh=
1
2
m
v
2
1

v1=4m/s
对系统,由动量守恒定律mv1=m
v1
4
+mv2

 v2=3m/s
(2)设小物块B由桌面右端O水平抛出速度大小为v3,由动能定理:-μmgL=
1
2
m
v
2
3
-
1
2
m
v
2
2

  v3=1m/s
小物块B由O水平抛出,竖直方向,H=
1
2
gt2

 t=0.2s 
水平方向,x=v3t
 x=0.2m  
答:(1)碰前瞬间小球A的速率和碰后瞬间小物块B的速率分别为4m/s、3m/s.
(2)小物块B落地点与O点的水平距离为0.2m.
点评:本题综合考查了动能定理、机械能守恒定律以及动量守恒定律,综合性较强,对学生的能力要求较高.
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