问题 问答题

在水平桌面上沿一条直线放两个完全相同的小物块A和B(可看作质点)质量均为m,它们相距s.B到桌边的距离是2s.对A施以瞬间水平冲量I,使A沿A、B连线以速度v0向B运动.设两物体碰撞时间很短,碰后不再分离.为使两物体能发生碰撞,且碰撞后又不会离开桌面,求:

(1)物体A、B与水平面间的动摩擦因数μ应满足什么条件.

(2)若μ=

v20
4gs
,那么A、B碰撞过程系统损失的动能是多少?A、B停止运动时,到桌面右边缘的距离s′是多少?

答案

(1)若要发生碰撞,则A碰到B时速度大于零,根据动能定理得,

-μmgs=0-

1
2
mv02

解得μ=

v02
2gs

碰后系统总动能小于滑行2s过程克服阻力做的功,设碰后的速度为v,根据动能定理得,

-2μmg•2s=0-

1
2
(2m)v2

碰撞前,根据动能定理得,

-μmgs=

1
2
mv2-
1
2
mv02

碰撞过程中动量守恒,有mv′=2mv

联立三式解得,μ=

v20
18gs

所以

v20
18gs
≤μ<
v20
2gs

(2)若μ=

v20
4gs
,根据动能定理得,-μmgs=
1
2
mv1 2-
1
2
mv02

解得v1=

2
2
v0

根据动量守恒得,mv1=2mv2

所以v2=

2
4
v0

A、B碰撞过程系统损失的动能△E=

1
2
mv12-
1
2
•2mv22=
mv02
8

对碰撞后系统运用动能定理得,-2μmg•s″=0-

1
2
(2m)v22

解得s″=

1
4
s

则到桌面右边缘的距离s′=2s-

1
4
s=
7
4
s.

故A、B碰撞过程系统损失的动能是

mv02
8
,A、B停止运动时,到桌面右边缘的距离s′是
7s
4

单项选择题
填空题