如图所示,A、B是静止在水平地面上完全相同的两块长木板.A的左端和B的右端相接触.两板的质量皆为M=2.0kg,长度皆为l=1.0m.C是一质量为m=1.0kg的小物块.现给它一初速度v0=

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,A、B是静止在水平地面上完全相同的两块长木板.A的左端和B的右端相接触.两板的质量皆为M=2.0kg,长度皆为l=1.0m.C是一质量为m=1.0kg的小物块.现给它一初速度v0=2.0m/s,使它从B板的左端开始向右滑动.已知地面是光滑的,而C与A、B之间的动摩擦因数皆为μ=0.10.求最后A、B、C各以多大的速度做匀速运动.取重力加速度g=10m/s2
魔方格

◎ 答案

先假设小物块C在木板B上移动x距离后,停在B上.这时A、B、C三者的速度相等,设为v,由动量守恒得:
mv0=(m+2M)v   ①
在此过程中,木板B的位移为s,小木块C的位移为s+x,由功能关系得:
对C有:-μmg(s+x)=
1
2
mv2-
1
2
m
v20
    ②
此时AB是个整体有:μmgs=
1
2
×2Mv2
     ③
②③相加得:-μmgx=
1
2
(m+2M)v2-
1
2
v20
  ④
解①、④两式得:
x=
M
v20
(2M+m)μg
 
代入数值得:x=1.6m
x比B板的长度l大,这说明小物块C不会停在B板上,而要滑到A板上.设C刚滑到A板上的速度为v1,此时A、B板的速度为V1,则由动量守恒得:
mv0=mv1+2MV1  ⑤
由功能关系得:
1
2
m
v20
-
1
2
m
v21
-
1
2
? 2M
V21
=μmgl

联立⑤⑥带入数据得:V1=

24
20
m/s
v1=
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