如图所示,一平板小车静止在光滑的水平面上,质量均为m的物体A、B分别以2v和v的初速度、沿同一直线同时从小车两端相向水平滑上小车.设两物体与小车间的动摩擦因数均为μ,小车

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量守恒定律/2022-11-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,一平板小车静止在光滑的水平面上,质量均为m的物体A、B分别以2v和v的初速度、沿同一直线同时从小车两端相向水平滑上小车.设两物体与小车间的动摩擦因数均为μ,小车质量也为m,最终物体A、B都停在小车上(若A、B相碰,碰后一定粘在一起).求:
(1)最终小车的速度大小是多少,方向怎样?
(2)要想使物体A、B不相碰,平板车的长度至少为多长?
(3)接(2)问,求平板车达到(1)问最终速度前的位移?
魔方格

◎ 答案

(1)以A、B两物体及小车组成的系统为研究对象,
以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m?2v-mv+0=3mv′,解得:v′=
v
3
,方向向右.
(2)由能量守恒定律得:
1
2
m(4v)2+
1
2
mv2-
1
2
?3m(
v
3
)2
=μmgL,则L=
7v2
3μg

(3)①物体A、B未相碰撞,B停止时,A继续运动,此时小车开始运动.对小车应用动能定理
μmgs=
1
2
?2m(
v
3
)2
,则s=
v2
9μg

②物体B速度为零时正好与A相撞,碰后小车开始加速,最终达到共同速度v=
v
3

对小车应用动能定理得:μ?2mgs′=
1
2
m(
v
3
)2
,则s′=
v2
36μg

所以小车位移大小的取值范围是
v2
36μg
≤s≤
v2
9μg

速度达到
v
3
时的位移为
v2
36μg

答:(1)最终小车的速度大小是
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