试题与答案

如图所示的水平地面,ab段粗糙,bc段光滑.可视为质点的物体A和B紧靠在一起,静

题型:问答题

题目:

如图所示的水平地面,ab段粗糙,bc段光滑.可视为质点的物体A和B紧靠在一起,静止于b 处,已知A的质量为3m,B的质量为m.两物体在足够大的内力作用下突然沿水平方向左右分离,获得的总动能为E.B碰到c处的墙壁后等速率反弹,并追上已停在ab段的A.A、B与ab段的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g.求:

(1)分离瞬间A、B的速度大小;

(2)A从分离到第一次停止的时间;

(3)B第一次追上A时的速度大小.

答案:

(1)物体A、B在内力作用下分离,设分离瞬间A速度大小为vA,B速度大小为vB,由A、B系统动量守恒定律有:

  3mvA=mvB …①

又由题意可知:E=

1
2
•3m
v2A
+
1
2
•m
v2B
…②

联立①②可得:vA=

E
6m
…③

vB=

3E
2m
…④

(2)A、B分离后,A物体向左匀减速滑行,设滑行时间为tA,加速度大小为aA

对A应用牛顿第二定律:μ•3mg=3maA…⑤

得:a=μg  

A匀减速到停止的时间:tA=

vA
aA
…⑥

联立③⑤⑥解得:tA=

1
μg
E
6m
…⑦

(3)A、B分离后,A物体向左匀减速滑行,设滑行距离为sA

对A应用动能定理:-μ•3mgsA=0-

1
2
•3m
v2A
…⑧

设B物体碰墙反弹后追上已停下的A物体时速度大小为v,

对B应用动能定理:-μmgsB=

1
2
mv2-
1
2
m
v2B
…⑨

又因为B追上A时在粗糙面上滑行距离:sB=sA…⑩

联立解得:v=

4E
3m

答:

(1)分离瞬间A、B的速度大小分别是vA=

E
6m
vB=
3E
2m

(2)A从分离到第一次停止的时间为

1
μg
E
6m

(3)B第一次追上A时的速度大小为

4E
3m

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