(本题只允许用牛顿运动定律求解)如图甲所示,一质量为M=2.0kg的长木板B静止于光滑水平面上,B的右边放有竖直挡板.小物体A(可视为质点)的质量均为m=1.0kg.

发布时间:2020-08-05 07:34:31

(本题只允许用牛顿运动定律求解)如图甲所示,一质量为M=2.0kg的长木板B静止于光滑水平面上,B的右边放有竖直挡板.小物体A(可视为质点)的质量均为m=1.0kg.t=0时刻对物体A施加瞬间冲量,使A以v0=6.0m/s的初速度向右运动,已知A和B间的动摩擦因数μ=0.20,B与竖直挡板的碰撞时间极短,且碰撞时无机械能损失.重力加速度取g=10m/s2.
?(1)若A、B达到共同速度前并未碰到挡板,则B的右端距挡板的距离s至少多长?
(2)若B的右端距挡板距离s=0.50m,要使A在B碰到挡板前不脱离B,则木板B的长度至少多长?
(3)若木板B的长度L=9.0m,s=0.50m,取v0方向为正,请在图乙的坐标纸上画出从t=0时刻起,A、B运动3.0s内的速度一时间图象(不要求书写计算过程,但要准确画出v━t图象).

网友回答

解:(1)A的加速度的大小为aA==μg=2m/s2,B的加速度的大小为aB==1m/s2.
设两个物体达到共同速度所用的时间为t,则有:
v0-aAt=aBt
解得:t=2s
此过程中B的位移为xB==2m.故B的右端距挡板的距离s至少2m.
(2)若B的右端距挡板距离s=0.50m<2m,说明两个物体的速度还没有相同.
对于B,由s=,解得,t′=1s,
此过程中,A的位移为xA=vAt′-=5m
故要使A在B碰到挡板前不脱离B,木板B的长度至少为L=xA-xB=4.5m
(3)由上知,t=1s时B与挡板相撞,此后B向左做匀减速运动,A向右继续向右做匀减速运动,速度相同后一起向右运动.从t=0时刻起,A、B运动3.0s内的速度一时间图象如图.
答:(1)若A、B达到共同速度前并未碰到挡板,则B的右端距挡板的距离s至少2m.
(2)若B的右端距挡板距离s=0.50m,要使A在B碰到挡板前不脱离B,则木板B的长度至少4.5m.
(3)如图所示.
解析分析:(1)A物体以一定的初速度向右运动,受到滑动摩擦力作用而做匀减速运动,B受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动,根据牛顿第二定律分别求出两个物体的加速度,由运动学公式求出速度相同时所用的时间,得到共同速度,再由运动学公式求出B运动的位移,即可得到B的右端距挡板的最小距离s;
(2)由B的位移公式求出时间,再位移公式求解A的位移,两者位移之差即为木板的长度.
(3)若木板B的长度L=9.0m,s=0.50m,根据两物体的运动情况,画出v-t图象.

点评:本题通过计算要分析物体的运动情况,抓住两个物体之间位移关系、速度关系是关键.
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