Question

（18分）如圖所示，一質量為m的小物塊B，放在質量為M的長木板A的左端，m=3M。長木板A靜止在光滑水平面上，A、B之間的動摩擦因數為。現使二者一起以初速度開始向右運動，運動一段距離后，長木板A與固定豎直擋板相撞。已知A與擋板碰撞時間極短，且無機械能損失。運動過程中，B始終沒從長木板A上脫落。求：

   （1）長木板A第二次與擋板碰撞前，B在A上的滑痕長度s；

   （2）當長木板A長度L滿足什么條件時，保證B不會從A上脫落。

 

Answer 1

（1）

（2）

解析:（1）長木板A與擋板碰后，被等速率反彈。木板A與物B系統動量守恒，設第一次達到共速，取向左為正。則有：

       …………4分

       解得方向向右…………（2分）

       長木板A向左作勻減速運動，共速時滑痕最長。設最大滑痕為s₁

       據能量守恒：……………（4分）

       解得：…………（2分）

   （2）B始終沒從板A上脫落，則長木板A與B將再次共速，一起向右運動，重復（1）問中的運動，直至二者速度均為零，板A右端挨著擋板。由于B一直相對A向右運動，則B相對A滑動的總路程與B相對A滑動的位移相等。設木板最短長度為，據系統能量守恒則有：…………（4分）

       解得：…………（2分）