如圖所示,質(zhì)量為2kg的物塊A(可看作質(zhì)點),開始放在長木板B的左端,B的質(zhì)量為1kg,可在水平面上無摩擦滑動,兩端各有一豎直擋板MN,現(xiàn)A、B以相同的速度v0=6m/s向左運動并與擋板M發(fā)生碰撞.B與M碰后速度立即變?yōu)榱,但不與M粘接;A與M碰撞沒有能量損失,碰后接著返向N板運動,且在與N板碰撞之前,A、B均能達(dá)到共同速度并且立即被鎖定,與N板碰撞后A、B一并原速反向,并且立刻解除鎖定.A、B之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1.通過計算回答下列問題:
(1)A與擋板M能否發(fā)生第二次碰撞?
(2)A和最終停在何處?
(3)A在B上一共通過了多少路程?
(1)能;(2)最終?吭M板處;(3)13.5m
(1)第一次碰撞后A以vO=6m/s速度向右運動,B的初速度為0,與N板碰前達(dá)共同速度v1,則mAv0=(mA+mB)v1,解得v1=4m/s
系統(tǒng)克服阻力做功損失動能
因與N板的碰撞沒有能量損失,A、B與N板碰后返回向左運動,此時A的動能,因此,當(dāng)B先與M板碰撞停住后,A還有足夠能量克服阻力做功,并與M板發(fā)生第二次碰撞.所以A可以與擋板M發(fā)生第二次碰撞.
(2)設(shè)第i次碰后A的速度為vi,動能為EAi,達(dá)到共同速度后A的速度為vi′、動能為EAi′,同理可求得
單程克服阻力做功
因此每次都可以返回到M板,最終?吭M板處.
(3)由(2)的討論可知,在每完成一個碰撞周期中損失的總能量均能滿足
(即剩余能量為)
其中用以克服阻力做功與損失總能量之比
碰撞中能量損失所占的比例
因此,當(dāng)初始A的總動能損失完時,克服摩擦力做的總功為
所以s=27/2=13.5m
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