(2007?湖南模拟)如图所示,长为L的木板A右边固定一个挡板,包括挡板在内的总质量为1.5M,静止在光滑的

2025-05-18 01:06:16
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回答1:

(1)设木块B与木板A碰撞后瞬间A的速度为v1,B的速度为v2,A、B相对静止后的共同速度为v,整个过程中A、B组成的系统动量守恒,有:
Mv0=(M+1.5M)v…①
解得:v=

2
5
v0…②
碰撞后直至相对静止的过程中,系统动量守恒,机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功,即:
Mv2+1.5Mv1=2.5Mv…③
1
2
1.5M
v
+M
v
-2.5Mv2)=μMgL…④
由②③④解得:v1=
1
2
v0
   (另一解v1=0.3v0,因小于v,舍去)
这段过程中,设木板A克服摩擦力做功为W,则有:
W=
1
2
×1.5M
v
-
1
2
×1.5Mv2
=
27
400
M
v
=0.0675M
v

(2)出题意知木块B在碰撞之后,相对地面向左运动,先计算当v2=0时满足的条件,由③式得:v1=
2v0
3
?
2v2
3

当v2=0时,有v1
2v0
3
,代人④式得:
1
2
×1.5M
2v0
3
2-
1
2
×2.5M
×(
2
5
v0
2=μMgL
解得:μgL=
2
v
15

要木块B向左运动,则v2=<0,所以木块B在某段时间内向左运动的条件之一是:
μL>
2
v
15g

另一方面整个过程中损失的机械能一定大于等于系统摩擦力做的功,即:
 
1
2
M
v
-
1
2
×2.5M
×(
2
5
v0
2≥2μMgL
解出另一个条件是:μL≤
3
v
20g

最后得出木块B在某段时间内向左运动的条件是:
2
v
15g
<μL≤
3
v
20g

答:
(1)若μL=
3
v
160g
(g为重力加速度),在小木块B与挡板碰撞后的运动过程中,摩擦力对木板A做正功,做功为0.0675M
v

(2)最后得出木块B在某段时间内向左运动的条件是
2
v
15g
<μL≤
3
v
20g