问题 问答题

(22分)如图,一质量m =" 1" kg的木块静止的光滑水平地面上。开始时,木块右端与墙相距L =" 0.08" m;质量为m =" 1" kg的小物块以初速度v0 =" 2" m/s滑上木板左端。木板长度可保证物块在运动过程中不与墙接触。物块与木板之间的动摩擦因数为= 0.1,木板与墙的碰撞是完全弹性的。取g =" 10" m/s2,求

(1)从物块滑上木板到两者达到共同速度时,木板与墙碰撞的次数及所用的时间;

(2)达到共同速度时木板右端与墙之间的距离。

答案

(1)2次;1.8s

(2)0.06m

(1)物块滑上木板后,在摩擦力作用下,木板从静止开始做匀加速运动。设木块加速度为a,经历时间T后与墙第一次碰撞,碰撞时的速度为v1,则:

                                                 ①

                                                 ②

                                                    ③

联立①②③式解得

T =" 0.4" s           v1 =" 0.4" m/s                            ④

在物块与木板两者达到共同速度前,在每两次碰撞之间,木板受到物块对它的摩擦力作用而做加速度恒定的运动,因而木板与墙相碰后将返回至初态,所用时间为T。设在物块与木板两者达到共同速度v前木块共经历n次碰撞,则有:

                                     ⑤

式中是碰撞n次后木板从起始位置至达到共同速度所需要的时间。

⑤式可改写为

                                                 ⑥

由于木板的速率只能位于0到v0之间,故有

0≤                                             ⑦

求解上式得

1.5≤n≤2.5                                                   

由于n是整数,故 n="2                                               " ⑧

再由①⑤⑧得

 =" 0.2" s                                                   ⑨

v =" 0.2 " m/s                                                  ⑩

从开始到物块与木板两者达到共同速度所用的时间为

=" 1.8" s                                            (11)

(2)物块与木板达到共同速度时,木板右端与墙之间的距离为

                                                 (12)

联立①(12)式,并代入数据得

s =" 0.06 " m

解答题
单项选择题