14.(2009年广东汕头市高三模拟)如图所示,光滑水平面上静止放置着一辆平板车A,车板总长为L.车上有两个小滑块B和C(都可视为质点),B与车板之间的动摩擦因数为μ,而C与车板之间的动摩擦因数为2μ.开始时B、C分别从车板的左、右两端同时以大小相同的初速度相向滑行.经过一段时间,C、A的速度达到相等,此时C和B恰好发生碰撞.已知C和B发生碰撞时两者的速度立刻互换,A、B、C三者的质量都相等,重力加速度为g.设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力.

(1)求C和B开始滑行时的初速度v0的大小.

(2)已知滑块C最后没有脱离车板,求滑块C最后与车达到相对静止时处于车板上的位置.

 

解析:

   设A、B、C三者的质量都为m,从开始到C、A的速度达到相等这一过程所需时间为t.

对C,由牛顿定律和运动学规律有

                  

                    

                   ①

对A,由牛顿定律和运动学规律有

             

                    

                       ②

对B,由牛顿定律和运动学规律有

                   

                     

                   ③

C和B恰好发生碰撞,有

                          

   由以上各式解得初速度

                     ④

   A、B、C三者的位移和末速度分别为

(向左),(向右),(向左)  ⑤

     (向左),(向右)        ⑥

C和B发生碰撞时两者的速度立刻互换,则碰撞后C和B的速度各为

(向右),(向左)

碰撞后B和A的速度相等,设B和A保持相对静止一起运动,此时对B和A整体有

隔离B,则B受到的摩擦力为

  

   可得,说明B和A保持相对静止一起运动.      ⑦

设C最后停在车板上时,共同的速度为vt,由动量守恒定律可得

                     ⑧

可得vt=0

这一过程,对C,由动能定理有

                    ⑨

对B和A整体,由动能定理有

                   ⑩

解得C和A的位移分别是

(向右),(向左)           ⑾

   这样,C先相对于车板向左移动,然后又相对于车板向右移动

,恰好回到原来的位置.即滑块C最后停在车板右端. ⑿

 0  430279  430287  430293  430297  430303  430305  430309  430315  430317  430323  430329  430333  430335  430339  430345  430347  430353  430357  430359  430363  430365  430369  430371  430373  430374  430375  430377  430378  430379  430381  430383  430387  430389  430393  430395  430399  430405  430407  430413  430417  430419  430423  430429  430435  430437  430443  430447  430449  430455  430459  430465  430473  447090 

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