如图所示,三块木板A、B、C的质量均为m,长度均为L.A、B置于水平地面上,它们的间距s=2m.C置于B板的上

2025-05-05 10:20:12
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回答1:

(1)一开始A与水平地面之间的滑动摩擦力f1=μmg,A向右加速运动.
由动能定理得:(F-f1)s=

1
2
mv12…①
A、B两木块的碰撞瞬间,内力的冲量远大于外力的冲量,
由动量守恒定律得:m v1=(m+m)v2…②
由①②解得:v2=2m/s.
A、B碰撞过程时间极短,所以C此时的速度为0.
A、B、C的速度是2m/s,2m/s,0.
(2)碰撞结束后到三个物体达到共同速度的相互作用过程中,AB整体、C受滑动摩擦力分别为f2=3μmg、f3=μmg,
选三个物体构成的整体为研究对象,外力之和为零,则:
2mv2=(2m+m)v3  …③.
①②③联立得:v3=
2
3
μgs

再代入数据可得v3=
4
3
m/s…④
所以最终A、B、C的速度是
4
3
m/s
(3)设AB整体、C向前移动的位移分别为s1、s2,对于AB整体运用动能定理有:
(F-f2)s1-f3s1=
1
2
×2mv32-
1
2
×2mv22
对于C:f3s2=
1
2
mv32…⑤
C相对于AB的位移为s3,由几何关系得:s3+s2=s1…⑥
由②③④⑤⑥解得:s3=
1
3
s=
2
3
m.
要使C完全离开B,C相对于A的位移
L≤s3=
2
3
m
要使C不脱离木板A,则:
3
2
L≥s3
解得:L≥
4
9
m.
要使C完全离开B并不脱离木板A,每块木板的长度应满足
4
9
m≤L≤
2
3
m
答:(1)碰撞后的瞬间A、B、C的速度各是2m/s,2m/s,0.
(2)最终A、B、C的速度又是
4
3
m/s.
(3)要使C完全离开B并不脱离木板A,每块木板的长度应满足
4
9
m≤L≤
2
3
m.