问题 问答题

A:如图所示,长木板A上右端有一物块B,它们一起在光滑的水平面上向左做匀速运动,速度v0=2m/s.木板左侧有一个与木板A等高的固定物体C.已知长木板A的质量为mA=1.0kg,物块B的质量为mB=3.0kg,物块B与木板A间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2

(1)若木板A足够长,A与C第一次碰撞后,A立即与C粘在一起,求物块 B在木板A上滑行的距离L应是多少;

(2)若木板足够长,A与C发生碰撞后弹回(碰撞时间极短,没有机械能损失),求第一次碰撞后A、B具有共同运动的速度v;

(3)若木板A长为0.51m,且A与C每次碰撞均无机械能损失,求A与C碰撞几次,B可脱离A?

B:如图所示,长木板A上右端有一物块B,它们一起在光滑的水平面上向左做匀速运动,速度v0=2m/s.木板左侧有与A等高的物体C.已知长木板A的质量为mA=1kg,物块B的质量为mB=3kg,物块C的质量为mc=2kg,物块B与木板A间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2

(1)若木板足够长,A与C碰撞后立即粘在一起,求物块B在木板A上滑行的距离L;

(2)若木板A足够长,A与C发生弹性碰撞(碰撞时间极短,没有机械能的损失),求第一次碰撞后物块B在木板A上滑行的距离L1

(3)木板A是否还能与物块C再次碰撞?试陈述理由.

答案

A:(1)A与C碰撞后速度即变为0,而B将继续运动,受摩擦力作用,速度由v0减到0,

由动能定理::μmBgL=

1
2
mB
v20

解得:L=0.40m                          

(2)A与C发生弹性碰撞后,速度大小仍为v0,方向相反,以A、B为研究对象,设A、B有共同的速度v,水平方向不受外力作用,系统动量守恒,设向左为正,有:

mBv0-mAv0=(mA+mB)v

得:v=

(mB-mA)v0
mA+mB
=
v0
2
=1 m/s,方向水平向左              

(3)第一次A与C碰后,A、B有共同的速度v,B在A上相对于A滑行L1,则

μmBgL1=

1
2
mA
v20
+
1
2
mB
v20
-
1
2
(mA+mB)v2

解得:L1=0.40m

第二次A与C碰后至A、B有共同的速度v',B在A上相对于A滑行L2,则

mBv-mAv=(mA+mB)v'

μmBgL2=

1
2
mAv2+
1
2
mBv2-
1
2
(mA+mB)v2

由以上两式,可得L2=0.10m

设第三次A与C碰后,A、B仍有共同的速度v'',B在A上相对于A滑行L3,则

mBv'-mAv'=(mA+mB)v''

μmBgL3=

1
2
mAv2+
1
2
mBv2-
1
2
(mA+mB)v′2

由以上两式,可得:L3=0.025m

则 L1+L2+L3=0.525m>0.51m

即第三次碰后B可脱离A板                      

答:(1)若木板A足够长,A与C第一次碰撞后,A立即与C粘在一起,物块 B在木板A上滑行的距离L为0.4m;

(2)若木板足够长,A与C发生碰撞后弹回(碰撞时间极短,没有机械能损失),第一次碰撞后A、B具有共同运动的速度为1 m/s,方向水平向左;

(3)若木板A长为0.51m,且A与C每次碰撞均无机械能损失,A与C碰撞3次,B可脱离A.

B:(1)A与C碰撞后瞬间动量守恒,则有:

(mA+mC)v1=mAv0

解得:v1=

2
3
m/s

最终ABC三者速度相等,根据动量守恒定律得:

(mA+mB+mC)v2=(mA+mB)v0

解得:v2=

4
3
m/s

根据摩擦力产生的热量等于AB作用时动能的减小量,即有:

μmBgL=

1
2
(mA+mC)v12+
1
2
m
B
v
0
2
-
1
2
(mA+vB+mC)v22

解得:L=

4
45
m

(2)A与C发生弹性碰撞后,动量守恒,能量守恒,则有:

mAvA+mCvC=mAv0

1
2
mAvA2+
1
2
m
C
v
C
2
=
1
2
m
A
v
0
2

解得:vA=-

2
3
m/s

vC=

4
3
m/s

之后AB组成的系统动量守恒,设共同速度为v,则有:

mAvA+mBv0=(mA+mB)v

解得:v=

4
3
m/s

根据摩擦力产生的热量等于AB作用时动能的减小量,即有:

μmBgL1=

1
2
mAvA2+
1
2
m
B
v
0
2
-
1
2
(mA+vB )v 2

解得:

L1=

8
45
m

(3)不能,因为碰后物块C的速度为

4
3
m/s,木板和物块B的共同速度也是
4
3
m/s,不会再碰撞.

答:(1)若木板足够长,A与C碰撞后立即粘在一起,物块B在木板A上滑行的距离L为

4
45
m;

(2)若木板A足够长,A与C发生弹性碰撞(碰撞时间极短,没有机械能的损失),第一次碰撞后物块B在木板A上滑行的距离为

8
45
m;

(3)木板A不能与物块C再次碰撞.

单项选择题
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