Question

如圖所示，水平桌面距地面高h=0.80m，桌面上放置兩個小物塊A、B，物塊B置于桌面右邊緣，物塊A與物塊B相距s=2.0m，兩物塊質量m_A、m_B均為0.10kg．現使物塊A以速度v=5.0m/s向物塊B運動，并與物塊B發生正碰，碰撞時間極短，碰后物塊B水平飛出，落到水平地面的位置與桌面右邊緣的水平距離x=0.80m．已知物塊A與桌面間的動摩擦因數μ=0.40，重力加速度g取10m/s²，物塊A和B均可視為質點，不計空氣阻力．求：
（1）兩物塊碰撞前瞬間物塊A速度的大小；
（2）兩物塊碰撞后物塊B水平飛出的速度大小；
（3）物塊A與物塊B碰撞過程中，A、B所組成的系統損失的機械能．

Answer 1

【答案】分析：（1）對于物塊A滑行s=2m過程，運用動能定理，即可解出碰撞前瞬間物塊A速度的大小；
（2）物塊B離開桌面后做平拋運動，運用運動的分解，根據平拋運動的規律求出碰撞后物塊B水平飛出的速度大小；
（3）物塊A與物塊B碰撞過程中動量守恒，由動量守恒定律求出碰后A的速度大小，即可得到B碰撞過程中A、B所組成的系統損失的機械能．
解答：解：（1）設物塊A與B碰撞前瞬間的速度為v，由動能定理得
 
代入解得v=3.0m/s                                                    
（2）物塊B離開桌面后做平拋運動，設其飛行時間為t，離開水平桌面時的速度為v_B，
則 
   豎直方向有：h=，
   水平方向有：x=v_Bt                                              
聯立解得v_B=2.0 m/s                                                   
（3）物塊A與物塊B碰撞過程中動量守恒，設物塊A碰撞后的速度為v_A，則
   m_Av=m_Av_A+m_Bv_B                                           
解得v_A=1.0 m/s                                                   
碰撞過程中系統損失的機械能△E=
解得△E=0.20 J                                                   
答：（1）兩物塊碰撞前瞬間物塊A速度的大小是3m/s；
（2）兩物塊碰撞后物塊B水平飛出的速度大小2m/s；
（3）物塊A與物塊B碰撞過程中，A、B所組成的系統損失的機械能是0.2J．
點評：本題要學會分析物理過程，把握每個過程遵循的物理規律是關鍵．本題有兩個過程，對于碰撞，其基本規律是動量守恒，要熟練運用．