Question

13．如圖所示，光滑水平軌道上放置長為L的木板A，上表面粗糙，摩擦因數(shù)μ=0.2和滑塊C，滑塊B置于A的左端，三者質(zhì)量分別為m_A=2kg、m_B=1kg、m_C=2kg．開始時C靜止，A、B一起以v₀=5m/s的速度勻速向右運動，A與C發(fā)生碰撞（時間極短）后C向右運動，經(jīng)過一段時間A、B再次達到共同速度一起向右運動，B恰好在A木板的中間位置，且恰好不再與C碰撞．求：
（1）A與C發(fā)生碰撞后瞬間A的速度大�。�
（2）求木板L的長度．
（3）從A，B開始運動的整個過程中損失的機械能是多少？

Answer 1

分析 （1）AC碰撞過程中，動量守恒，碰撞后AB組成的系統(tǒng)動量守恒，根據(jù)動量守恒定律列式求解即可；
（2）根據(jù)牛頓第二定律分別求出A、B的加速度，再結(jié)合運動學基本公式以及位移關(guān)系求解；
（3）先求出AB之間由于摩擦產(chǎn)生的熱量，再求出A、C碰撞損失的機械能，從而求出整個過程損失的機械能．

解答 解：（1）設碰后A，C的速度分別為v₁，v₂，
AC碰撞過程中，動量守恒，以向右為正，根據(jù)動量守恒定律得：
m_Av₀=m_Av₁+m_Cv₂
AB組成的系統(tǒng)動量守恒，則有：
m_Bv₀+m_Av₁=（m_A+m_B）v₂
代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立以上兩式解得：v₂=3m/s，v₁=2m/s，
（2）根據(jù)牛頓第二定律得：a_B=μg=2m/s²，a_A=$\frac{μ{m}_{B}g}{{m}_{A}}$=1m/s²，
對B：v₀²-v₂²=2a_BS_B
解得：S_B=4m
對A：v₂²-v₁²=2aS_A，
解得：S_A=2.5m
$\frac{L}{2}={S}_{B}-{S}_{A}$
解得：L=3m
（3）A、B之間摩擦產(chǎn)生的熱量：Q=μm_Bg（S_B-S_A）
解得：Q=3J
A、C碰撞損失的機械能：△E=$\frac{1}{2}{m}_{A}{{v}_{0}}^{2}-\frac{1}{2}{m}_{A}{{v}_{1}}^{2}-\frac{1}{2}{m}_{C}{{v}_{2}}^{2}$
解得：△E=12J
整個過程損失的機械能：△E′=Q+△E=3J+12J=15J
答：（1）A與C發(fā)生碰撞后瞬間A的速度大小為2m/s．
（2）木板L的長度為3m．
（3）從A，B開始運動的整個過程中損失的機械能是15J．

點評 本題主要考查了動量守恒定律、能量守恒定律以運動學基本公式的直接應用，要求同學們能正確分析物體的受力情況和運動情況，注意應用動量守恒定律解題時要規(guī)定正方向，難度適中．