Question

如圖所示，在傾角為θ的斜面上放置一內(nèi)壁光滑的凹槽A，凹槽A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，槽內(nèi)緊靠右擋板處有一小物塊B，它與凹槽左擋板的距離為d．A、B的質(zhì)量均為m，斜面足夠長(zhǎng)．現(xiàn)同時(shí)由靜止釋放A、B，此后B與A擋板每次發(fā)生碰撞均交換速度，碰撞時(shí)間都極短．已知重力加速度為g．求：

（1）物塊B從開(kāi)始釋放到與凹槽A發(fā)生第一次碰撞所經(jīng)過(guò)的時(shí)間t₁．

（2）B與A發(fā)生第一次碰撞后，A下滑時(shí)的加速度大小a_A和發(fā)生第二次碰撞前瞬間物塊B的速度大小v₂．

（3）凹槽A沿斜面下滑的總位移大小x．

 

Answer 1

【答案】

（1）（2）（3）x=d 

【解析】

試題分析：（1）設(shè)B下滑的加速度為a_B，則

 

  A所受重力沿斜面的分力  

所以B下滑時(shí)，A保持靜止    

 

解得     

（2）釋放后，B做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)物塊B運(yùn)動(dòng)到凹槽A的左擋板時(shí)的速度為v₁，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得  

第一次發(fā)生碰撞后瞬間A、B的速度分別為v₁、0，此后A減速下滑，則

 

解得  ，方向沿斜面向上

A速度減為零的時(shí)間為t₁，下滑的位移大小為x₁，則

    

在時(shí)間t₁內(nèi)物塊B下滑的距離，所以發(fā)生第二次碰撞前凹槽A已停止運(yùn)動(dòng)，則B下滑距離x₁與A發(fā)生第二次碰撞         

解得     

（3）方法一：設(shè)凹槽A下滑的總位移為x，由功能關(guān)系有

解得  x=d  

方法二：由（2）中的分析可知 

第二次碰后凹槽A滑行的距離 

同理可得，每次凹槽A碰后滑行的距離均為上一次的一半，則

考點(diǎn)：此題為牛頓定律及運(yùn)動(dòng)公式綜合應(yīng)用問(wèn)題，除考查拗?jǐn)嗟诙�定律及運(yùn)動(dòng)公式以及能量關(guān)系外，還考查分析判斷綜合論證的能力。