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如图所示的水平地面,ab段粗糙,bc段光滑.可视为质点的物体A和B紧靠在一起,静止于b 处,已知A的质量为3m,B的质量为m.两物体在足够大的内力作用下突然沿水平方向左右分离,获得的总动能为E.B碰到c处的墙壁后等速率反弹,并追上已停在ab段的A.A、B与ab段的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g.求:

(1)分离瞬间A、B的速度大小;
(2)A从分离到第一次停止的时间;
(3)B第一次追上A时的速度大小.
【答案】分析:(1)分离过程,AB的总动量守恒、能量也守恒,由两大守恒定律结合可求出分离瞬间A、B的速度大小;
(2)A、B分离后,A物体向左匀减速滑行,由牛顿第二定律可求出滑行的加速度,由运动学公式求解A从分离到第一次停止的时间;
(3)A、B分离后,可根据动能定时求出A向左滑行的距离.B追上A时在粗糙面上滑行距离与A滑行的距离相等,由动能定理求解B第一次追上A时的速度大小.
解答:解:(1)物体A、B在内力作用下分离,设分离瞬间A速度大小为vA,B速度大小为vB,由A、B系统动量守恒定律有:
  3mvA=mvB …①
又由题意可知:…②
联立①②可得:…③
…④
(2)A、B分离后,A物体向左匀减速滑行,设滑行时间为tA,加速度大小为aA
对A应用牛顿第二定律:μ?3mg=3maA…⑤
得:a=μg  
A匀减速到停止的时间:…⑥
联立③⑤⑥解得:…⑦
(3)A、B分离后,A物体向左匀减速滑行,设滑行距离为sA
对A应用动能定理:…⑧
设B物体碰墙反弹后追上已停下的A物体时速度大小为v,
对B应用动能定理:…⑨
又因为B追上A时在粗糙面上滑行距离:sB=sA…⑩
联立解得:
答:
(1)分离瞬间A、B的速度大小分别是,;
(2)A从分离到第一次停止的时间为;
(3)B第一次追上A时的速度大小为.
点评:本题是爆炸类型,其基本规律是动量守恒和能量守恒.对于AB在粗糙水平面上滑行过程,根据动能定理研究滑行距离和速度,是常用的方法.
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(1)长扳A的初速度v0;
(2)长板A右端距固定挡板C距离为S0.

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(2)A从分离到第一次停止的时间;
(3)B第一次追上A时的速度大小.

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