(2011•惠州三模)如图所示,质量M=2kg的长木板B静止于光滑水平面上,B的右边放有竖直固定挡板,B的右端距离挡板S

(2011•惠州三模)如图所示,质量M=2kg的长木板B静止于光滑水平面上,B的右边放有竖直固定挡板,B的右端距离挡板S.现有一小物体A(可视为质点)质量为m=1kg,以初速度v0=6m/s从B的左端水平滑上B.已知A与B间的动摩擦因数μ=0.2,A始终未滑离B,B与竖直挡板碰前A和B已相对静止,B与挡板的碰撞时间极短,碰后以原速率弹回.
求:(1)B与挡板相碰时的速度大小;
(2)S的最短距离;
(3)木板B的长度L至少要多长(保留2位小数).
wanghaiyin0513 1年前 已收到1个回答 举报

一脸枯树皮 幼苗

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解题思路:A在B上滑动时,以AB整体为研究对象可知,AB组成的系统动量守恒,由此可以求出AB速度相等时的速度;当A和B速度刚好相等时B就与挡板相碰,则此时B与挡板的距离最短,由于B做初速度为0的匀加速直线运动,求出B的加速度,(1)问求出的末速度可以求出在这过程中B板的位移即B与挡板的最短距离;当A减速运动至和B一起运动的过程中可以求出A在B板上滑动的距离L1,当B与挡板碰撞后,B的速度立即反向,而A将继续向右运动,根据运动规律可以求出A再次与B速度相等的过程中,A相对于B滑动的距离L2,而木板B的长度L至少为L1+L2

(1)A在B上滑动至AB速度相等的过程中,以AB组成的系统满足动量守恒,令B与挡板相碰时的速度为v1,则根据动量守恒有:
mv0=(m+M)v1
∴v1=
m
m+Mv0=[1/1+2×6m/s=2m/s
(2)由题意可知,当AB速度相等时,B就与挡板相碰,则在这一过程中有B距挡板距离S最短:
对B进行受力分析,B在竖直方向受力平衡,水平方向受到A给B的摩擦力使B产生加速度a
则a=
F合
M=
f
M]=[μmg/M]=[0.2×1×10/2m/s2=1m/s2
所以B在速度由0增加到2m/s的过程中产生的位移
s=
v12
2a=
22
2×1m=2m
(3)在A滑上B至B与挡板相碰的过程中,A、B间相对位移为L1,则根据动能定理有:
μmgL1=
1
2m
v20−
1
2(m+M)
v21]
代入数据可解得L1=6m
B与挡板相碰后速度立即反向,即以2m/s向左运动,A由于惯性仍以2m/s向右运动,上后根据动量守恒可得A与B速度再次相同时的速度v2
取向左为正方向,则据动量守恒有:
MvM+mvm=(m+M)v2
即:v2=
MvM+mvm
m+M=[2×2−1×2/1+2m/s=
2
3m/s
在这一过程中,A、B相对位移为L2,根据动能定理有:
μmgL2=
1
2(M+m)
v21−
1
2(m+M)
v22]
代入数据可以解得:L2=2.67m
所以B板的长工L至少为L=L1+L2=6+2.67m=8.67m.
答:(1)B与挡板相碰时的速度大小为2m/s;
(2)S的最短距离2m;
(3)木板B的长度L至少要8.67m.

点评:
本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律;动能定理的应用.

考点点评: 解决本题的关键是A与B组成的系统在碰撞过程中满足动量守恒,B在运动过程中遵循牛顿第二定律,A在B上滑动时,A相对于B滑动的位移为相对位移,摩擦力在相对位移上做的功等于系统机械能的损耗.

1年前

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