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长为0.51m的木板A,质量为1kg,板上右端有物块B,质量为3kg,它们一起在光滑的水平面上向左匀速运动,速度v0=2m/s,木板与等高的竖直固定板C发生碰撞,时间极短,没有机械能的损失,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2,求:
(1)第一次碰撞后,A、B共同运动的速度大小和方向.
(2)第一次碰撞后,A与C之间的最大距离.(结果保留两位小数)
(3)A与固定板碰撞几次,B可脱离A板.
分析:(1)与C碰撞后,A反弹向右做匀减速运动,B继续向左做匀减速运动,根据动量守恒定律列式求解共同速度.
(2)C向右运动至对地面速度为零时,A与C之间的距离最大,根据动能定理求解最大距离.
(3)每次碰撞后应用动量守恒求速度,应用动能定理求B在A上的滑行相对距离,计算几次总距离发现超过板的长度则就是碰撞几次.
解答:解:(1)以A、B整体为研究对象,从A与C碰后至AB有共同速度v,系统所受的合外力为零,即系统动量守恒
选向左为正方向:mA(-v0)+mBv0=(mA+mB)v
得v=1 m/s,方向向左                      
(2)以A为研究对象,从与C碰后至对地面速度为零,受力为f,位移为s即最大位移.
由f=μmBg, -fs=
1
2
mA(0-
v
2
0
)

解得s=0.13m                           
(3)第一次A与C碰后至AB有共同速度v,B在A上相对于A滑行L1
根据动能定理得 -fL1=
1
2
(mA+mB)(v2-
v
2
0
)
,解得L1=0.4m     
第二次A与C碰后至AB有共同速度v′,B在A上相对于A滑行L2
 
mA(-v)+mBv=(mA+mB)v′
-fL2=
1
2
(mA+mB)(v′2-v2)

解得L2=0.1m                            
若假定第三次A与C碰后AB仍能有共同速度v′,B在A上相对于A滑行L3
mA(-v′)+mBv′=(mA+mB)v″
-fL3=
1
2
(mA+mB)(v″2-v′2)
解得L3=0.025m
L1+L2+L3=0.525m>0.51m

即三次碰撞后B可脱离A板.                   
答:
(1)第一次碰撞后,A、B共同运动的速度大小为1 m/s,方向向左.
(2)第一次碰撞后,A与C之间的最大距离是0.13m.
(3)A与固定板碰撞3次,B可脱离A板.
点评:本题动量守恒和动能定理的应用,碰撞次数求法的关键得出每次B相对于A滑行的距离,难度较大.
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(2007?清远一模)如图甲所示,长为0.51m的木板A的质量为1kg,板上右端有物块B,质量为3kg,它们一起在光滑水平面上向左匀速运动;速度v0=2.0m/s.木板与等高的竖直固定挡板C发生碰撞,时间极短,没有机械能的损失,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2,求:
(1)第一次碰撞后,A、B共同运动的速度大小和方向;
(2)第二次碰撞后,A与C之间的最大距离;
(3)A与固定挡板C碰撞几次,B可以脱离A板;
(4)在图乙的坐标中画出从A与C第一次碰撞至A与C第二次碰撞后A、B达到共同速度为止这段时间内的物块A和B的速度时间图象.

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(1)第一次碰撞后,A、B共同运动的速度大小和方向;

(2)第一次碰撞后,A与C之间的最大距离;(结果保留两位小数)

(3)A与固定板碰撞几次,B可脱离A板.

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如图甲所示,长为0.51m的木板A的质量为1kg,板上右端有物块B,质量为3kg,它们一起在光滑水平面上向左匀速运动;速度v0=2.0m/s.木板与等高的竖直固定挡板C发生碰撞,时间极短,没有机械能的损失,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2,求:
(1)第一次碰撞后,A、B共同运动的速度大小和方向;
(2)第二次碰撞后,A与C之间的最大距离;
(3)A与固定挡板C碰撞几次,B可以脱离A板;
(4)在图乙的坐标中画出从A与C第一次碰撞至A与C第二次碰撞后A、B达到共同速度为止这段时间内的物块A和B的速度时间图象.

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(3)A与固定挡板C碰撞几次,B可以脱离A板;
(4)在图乙的坐标中画出从A与C第一次碰撞至A与C第二次碰撞后A、B达到共同速度为止这段时间内的物块A和B的速度时间图象.

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