Question

17．如圖所示，在光滑的水平面上放置一個(gè)質(zhì)量為2m的木板B，B的左端放置一個(gè)質(zhì)量為m的物塊A，已知A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)有質(zhì)量為m的小球以水平速度v₀飛來與A物塊碰撞后立即粘住，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中物塊A始終未滑離木板B，且物塊A和小球均可視為質(zhì)點(diǎn)（重力加速度為g），求：
（1）小球?qū)ξ飰KA的沖量大小；
（2）物塊A相對(duì)B靜止后的速度大��；
（3）木板B至少多長(zhǎng)．

Answer 1

分析 （1）小球與A碰撞過程中動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律求出碰后兩者的共同速度，再對(duì)A，由動(dòng)量定理求小球?qū)ξ飰KA的沖量大�。�
（2）A在木板B上滑動(dòng)的過程，三者的合力為零，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，結(jié)合動(dòng)量守恒定律求出物塊A相對(duì)B靜止后的速度大�。�
（3）再運(yùn)用能量守恒定律求出木板B的最小長(zhǎng)度．

解答 解：（1）設(shè)小球和物體A碰撞后二者的共同速度為v₁，規(guī)定向右為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得
  mv₀=（m+m）v₁
得 v₁=$\frac{1}{2}$v₀．
對(duì)A，根據(jù)動(dòng)量定律得
  I=mv₁-0=$\frac{1}{2}$mv₀．
（2）設(shè)物塊A相對(duì)B靜止后的速度大小為v₂，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得
  mv₀=（m+2m+m）v₂    
得，v₂=$\frac{1}{4}$v₀．
（3）當(dāng)A在木板B上滑動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，設(shè)木板B的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，假設(shè)A剛好滑到B的右端時(shí)共速，則由能量守恒得：
  $\frac{1}{2}$•2mv₁²-$\frac{1}{2}$•4mv₂²=μ•2mgL   
聯(lián)立解得，L=$\frac{{v}_{0}^{2}}{16μg}$
答：
（1）小球?qū)ξ飰KA的沖量大小是$\frac{1}{2}$mv₀；
（2）物塊A相對(duì)B靜止后的速度大小是$\frac{1}{4}$v₀；
（3）木板B至少長(zhǎng)為$\frac{{v}_{0}^{2}}{16μg}$．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵是A與B組成的系統(tǒng)在碰撞過程中滿足動(dòng)量守恒，A在B上滑動(dòng)時(shí)，A相對(duì)于B滑動(dòng)的位移為相對(duì)位移，摩擦力在相對(duì)位移上做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失．