如图所示,水平地面上OP段是粗糙的,OP长为L=1.6m,滑块A、B与该段的动摩擦因数都为μ=0.5,水平地面的其余部分是光滑的.滑块B静止在O点,其质量mB=2kg.滑块A在O点左侧以v0=5m/s的水平初速度向右运动,并与B发生碰撞.A的质量是B的K(K取正整数)倍,滑块均可视为质点,取g=10m/s2.
(1)若滑块A与B发生完全非弹性碰撞,求A、B碰撞过程中损失的机械能;
(2)若滑块A、B构成的系统在碰撞过程中没有机械能损失,试讨论K在不同取值范围时滑块A克服摩擦力所做的功.

(1)设滑块A碰B后的共同速度为v,AB碰撞过程中损失的机械能为△E
由动量守恒定律有 mAv0=(mA+mB)v ①
由能量守恒定律有△E=
mAv2-1 2
(mA+mB )v2 ②1 2
联立①②式并代入数据解得 △E=
J ③25K K+1
(2)设碰撞后A、B速度分别为vA、vB,且设向右为正方向,由于弹性碰撞,则有:
mAv0=mAvA+mBvB ④
mAv02=1 2
mAv1 2
+ 2A
mBv1 2
⑤ 2B
联立④⑤式并代入数据解得
=v A
m/s ⑥5(K-1) K+1
=v B
m/s ⑦10K K+1
假设滑块A、B都能在OP段滑动,滑块A、B在OP段的加速度(aA=aB=μg)相等,由⑥⑦式知在任意时刻vB>vA,滑块A、B不会再一次发生碰撞.
由题知,当滑块A刚好能够到达P点有
mA1 2
=μmAgL ⑧v 2A
代入数据解得K ⑨
讨论:
(1)当K=1 时,vA=0,滑块A停在O点,A克服摩擦力所做的功为WfA=0 ⑩
(2)当1<K≤9时,滑块A停在OP之间,A克服摩擦力所做的功为WfA=
mA1 2
=25K(v 2A
)2J (11)K-1 K+1
(3)当K>9时,滑块A从OP段右侧离开,A克服摩擦力所做的功为WfA=μmAgL=16KJ (12)
答:
(1)若滑块A与B发生完全非弹性碰撞,A、B碰撞过程中损失的机械能为
;25K K+1
(2)若滑块A、B构成的系统在碰撞过程中没有机械能损失,滑块A克服摩擦力所做的功情况有:
(1)当K=1 时,vA=0,滑块A停在O点,A克服摩擦力所做的功为WfA=0
(2)当1<K≤9时,滑块A停在OP之间,A克服摩擦力所做的功为WfA=
mA1 2
=25K(v 2A
)2J K-1 K+1
(3)当K>9时,滑块A从OP段右侧离开,A克服摩擦力所做的功为WfA=μmAgL=16KJ