(22分)如图,一质量m="1"kg的木块静止的光滑水平地面上。开始时,木块右端与墙相距L="0.08"m;质量为m="1"kg的小物块以初速度v0="2"m/s滑上木板左端。木板长度可保

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(22分)如图,一质量m =" 1" kg的木块静止的光滑水平地面上。开始时,木块右端与墙相距L =" 0.08" m;质量为m =" 1" kg的小物块以初速度v0 =" 2" m/s滑上木板左端。木板长度可保证物块在运动过程中不与墙接触。物块与木板之间的动摩擦因数为= 0.1,木板与墙的碰撞是完全弹性的。取g =" 10" m/s2,求
(1)从物块滑上木板到两者达到共同速度时,木板与墙碰撞的次数及所用的时间;
(2)达到共同速度时木板右端与墙之间的距离。

◎ 答案

(1)2次;1.8s
(2)0.06m

◎ 解析

(1)物块滑上木板后,在摩擦力作用下,木板从静止开始做匀加速运动。设木块加速度为a,经历时间T后与墙第一次碰撞,碰撞时的速度为v1,则:
                                                 ①
                                                 ②
                                                    ③
联立①②③式解得
T =" 0.4" s           v1 =" 0.4" m/s                            ④
在物块与木板两者达到共同速度前,在每两次碰撞之间,木板受到物块对它的摩擦力作用而做加速度恒定的运动,因而木板与墙相碰后将返回至初态,所用时间为T。设在物块与木板两者达到共同速度v前木块共经历n次碰撞,则有:
                                     ⑤
式中是碰撞n次后木板从起始位置至达到共同速度所需要的时间。
⑤式可改写为
                                                 ⑥
由于木板的速率只能位于0到v0之间,故有
0≤                                             ⑦
求解上式得
1.5≤n≤2.5                                                   
由于n是整数,故 n="2                                               " ⑧
再由①⑤⑧得
 =" 0.2" s                                                   ⑨
v =" 0.2 " m/s                                                  ⑩
从开始到物块与木板两者达到共同速度所用的时间为
=" 1.8" s                                            (11)
(2)物块与木板达到共同速度时,木板右端与墙之间的距离为
                                                 (12)
联立①(12)式,并代入数据得
s =" 0.06 " m

◎ 知识点

    专家分析,试题“(22分)如图,一质量m="1"kg的木块静止的光滑水平地面上。开始时,木块右端与墙相距L="0.08"m;质量为m="1"kg的小物块以初速度v0="2"m/s滑上木板左端。木板长度可保…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
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