如图所示,在倾角θ=30°、足够长的斜面上分别固定着两个物体A.B,相距L=0.2m,它们的质量mA=mB=1kg,与斜面间的动摩擦因数分别为和.在t=0时刻同时撤去

发布时间:2020-08-10 03:02:31

如图所示,在倾角θ=30°、足够长的斜面上分别固定着两个物体A.B,相距L=0.2m,它们的质量mA=mB=1kg,与斜面间的动摩擦因数分别为和.在t=0时刻同时撤去固定两物体的外力后,A物体将沿斜面向下运动,并与B物体发生连续碰撞(碰撞时间极短,忽略不计),每次碰后两物体交换速度.g取10m/s2.求:
(1)A与B第一次碰后瞬时B的速率?
(2)从A开始运动到两物体第二次相碰经历多长时间?
(3)至第n次碰撞时A、B两物体通过的路程分别是多少?

网友回答

解:(1)A物体沿斜面下滑时有mAgsinθ-μAmAgcosθ=mAaA
∴aA=gsinθ-μAmAgcosθ
m/s2     
B物体沿斜面下滑时有mBgsinθ-μBmBgcosθ=mBaB
∴aB=gsinθ-μBmBgcosθ

综上分析可知,撤去固定A、B的外力后,物体B恰好静止于斜面上,物体A将沿斜面向下做匀加速直线运动.?????????????????????????????
由运动学公式得A与B第一次碰撞前的速度
由于AB碰撞后交换速度,故AB第一次碰后瞬时,B的速率v'B1=vA1=1m/s
(2)从AB开始运动到第一次碰撞用时
两物体相碰后,A物体的速度变为零,以后再做匀加速运动,而B物体将以vB2=v'B1=1m/s的速度沿斜面向下做匀速直线运动.??????????????
设再经t2时间相碰,则有
解之可得t2=0.8s???????????????      
故从A开始运动到两物体第二次相碰,共经历时间t=t1+t2=0.4+0.8=1.2s??
(3)从第2次碰撞开始,每次A物体运动到与B物体碰撞时,速度增加量均为△v=at2=2.5×0.8m/s=2m/s,由于碰后速度交换,因而碰后B物体的速度为:
第一次碰后:vB1=1m/s
第二次碰后:vB2=2m/s
第三次碰后:vB3=3m/s

第n次碰后:vBn=nm/s
每段时间内,B物体都做匀速直线运动,则第n次碰前所运动的距离为
sB=[1+2+3+…+(n-1)]×t2=m???(n=1,2,3,…,n-1)
A物体比B物体多运动L长度,则
sA=L+sB=[0.2+]m    
答:(1)A与B第一次碰后瞬时B的速率为1m/s.
(2)从A开始运动到两物体第二次相碰经历了1.2s.
(3)至第n次碰撞时A、B两物体通过的路程分别是[0.2+]m、m,(n=1,2,3,…,n-1).
解析分析:(1)根据牛顿第二定律分别求出A、B的加速度,得出A、B的运动规律,物体B恰好静止于斜面上,物体A将沿斜面向下做匀加速直线运动. 结合运动学公式求出碰撞前的速度,从而得出碰后瞬间B的速率.
(2)根据匀变速直线运动的位移时间公式求出第一次碰撞所需的时间,结合运动学公式,抓住碰后A做初速度为零的匀加速直线运动,B做匀速直线运动求出第二次碰撞所需的时间,从而得出从A开始运动到两物体第二次相碰经历的时间.
(3)从第2次碰撞开始,每次A物体运动到与B物体碰撞时,速度增加量均为△v=at2=2.5×0.8m/s=2m/s,抓住碰后速度交换,结合运动学公式求出至第n次碰撞时A、B两物体通过的路程.

点评:解决本题的关键理清A、B碰撞前后的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.
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