(16分)如圖所示,在傾角為θ=37°的足夠長(zhǎng)的固定斜面上,物體A和小車B正沿著斜面上滑,A的質(zhì)量為mA=0.50kg,B的質(zhì)量為mB=0.25kg,A始終受到沿斜面向上的恒力F的作用.當(dāng)A追上B時(shí),A的速度為vA=1.8m/s,方向沿斜面向上,B的速度恰好為零,A、B相碰,相互作用時(shí)間極短,相互作用力很大,碰撞后的瞬間,A的速度變?yōu)?i>v1=0.6m/s,方向沿斜面向上.再經(jīng)T=0.6s,A的速度大小變?yōu)?i>v2=1.8m/s,在這一段時(shí)間內(nèi)A、B沒(méi)有再次相碰.已知A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.15,B與斜面間的摩擦力不計(jì),已知:sin37°=0.6,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)A、B第一次碰撞后B的速度;方向沿斜面向上
(2)恒力F的大。
(1)vB=2.4m/s,
(2)F=0.6N
【解析】(1)A、B碰撞過(guò)程中滿足動(dòng)量守恒,mAvA=mAv1+mBvB(2分)
得vB=2.4m/s(2分)
方向沿斜面向上(1分)
(2)設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間T=0.60s,A的速度方向向上,此時(shí)A的位移m(1
分)
B的加速度aB=gsinθ=6m/s2(1分)
B的位移m(1分)
可見(jiàn)A、B將再次相碰,違反了題意,因此碰撞后A先做勻減速運(yùn)動(dòng),速度減為零后,
再做勻加速運(yùn)動(dòng).(1分)
對(duì)A列出牛頓第二定律:mAgsinθ+μmgcosθ-F=mAa1,(2分)
mAgsinθ-μmgcosθ-F=mAa2,(2分)
v1=a1t1,v2=a2(T-t1) (2分)
解得F=0.6N(1分)
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