(附加题,本题不计入总分,仅供同学们思考)如图所示,质量为3m的足够长木板C静

(附加题,本题不计入总分,仅供同学们思考)如图所示,质量为3m的足够长木板C静
止在光滑水平面上,质量均为m的两个小物体A、B放在C的左端,A、B间相距s 0 ,现同时对A、B施加水平向右的瞬时冲量而使之分别获得初速度v 0 和2v 0 ,若A、B与C之间的动摩擦因数分别为μ和2μ,则
(1)最终A、B、C的共同速度为多大?
(2)求运动过程中A的最小速度?
(3)A与B最终相距多远?
(4)整个过程中A、B与木板C因摩擦所产生的热量之比为多大?
cpafire 1年前 已收到1个回答 举报

equeen00 幼苗

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(1)根据动量守恒定律得
mv 0 +2mv 0 =(m+m+3m)v
解得v=0.6v 0
(2)设经过t时间,A与C相对静止,共同速度为v AC ,此时B的速度为v B ,由动量守恒得
mv 0 +2mv 0 =(m+3m)v AC +mv B
根据动量定理得
对A:-μmgt=m(v AC -v 0
对C:(μmg+2μmg)t=3mv AC
联立以上三式
v AC =0.5v 0 ,v B =v 0
(3)AC相对静止前,AB做匀减速运动,C做匀加速运动,三个物体的加速度分别为
a A =
μmg
m =μg
a B =
2μmg
m =2μg
a C =
μmg+2μmg
3m =μg
AC相对静止后,AC做匀加速运动,B做匀减速运动,三个物体的加速度分别为
a A ′=a C ′=
2μmg
m+3m =0.5μg
a B ′=a B =2μg
最终三个物体一起做匀速直线运动.
从开始运动到三个物体都相对静止,A、B相对于地的位移分别为
s A =

v 20 -
v 2AC
2 a A +
v 2 -
v 2AC
2 a A ′ =0.485

v 20
μg
s B =
(2 v 0 ) 2 - v 2
2 a B =0.91

v 20
μg
所以A与B最终相距△s=s 0 +s B -s A =s 0 +0.425

v 20
μg
(4)设整个运动过程中AC相对于滑行的距离为s,则B相对于C滑行的距离为s+△s-s 0
根据能量守恒定律得
μmgs+2μmg(s+△s-s 0 )=
1
2 m
v 20 +
1
2 m(2 v 0 ) 2 -
1
2 (m+m+3m) v 2
解得s=s 0 +0.425

v 20
μg
整个过程中A、B与木板C因摩擦所产生的热量分别为
Q A =μmgs
Q B =2μmg(s+△s-s 0
代入解得

Q A
Q B =
5
27
答:
(1)最终A、B、C的共同速度为0.6v 0
(2)运动过程中A的最小速度为0.5v 0
(3)A与B最终相距得s 0 +0.425

v 20
μg
(4)整个过程中A、B与木板C因摩擦所产生的热量之比为5:27.

1年前

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