Question

如圖所示，長木板A右邊固定著一個擋板，包括擋板在內的總質量為1.5M，靜止在光滑的水平地面上．小木塊B質量為M，從A的左端開始以初速度v在A上滑動，滑到右端與檔板發生碰撞，已知碰撞過程時間極短，碰后木塊B恰好滑到A端就停止滑動，已知B與A間的動摩擦因數為μ，B在A板上單程滑行長度為l，求：
（1）碰撞過程中系統損失的機械能；
（2）若μ=，在B與擋板碰撞后的運動過程中，摩擦力對木板A做多少功？

Answer 1

【答案】分析：1、整個過程A、B組成的系統動量守恒，結合能量守恒列出等式求解．
2、B與A碰撞后，B相對于A向左運動，A所受摩擦力方向向左，A的運動方向向右，摩擦力做負功．碰撞后直至相對靜止的過程中，系統動量守恒，機械能的減少量等于系統克服摩擦力做的功．
解答：解：（1）設A、B相對靜止后的共同速度為v，整個過程A、B組成的系統動量守恒：
Mv=（M+M）v
v=v                
由能量守恒得：Q=-（M+1.5M）v²-μMg?2l
聯立解得：Q=M-2μMgl          
（2）B與A碰撞后，B相對于A向左運動，A所受摩擦力方向向左，A的運動方向向右，故摩擦力做負功．
設B與A碰撞后的瞬間A的速度為v₁，B的速度為v₂，碰撞后直至相對靜止的過程中，系統動量守恒，機械能的減少量等于系統克服摩擦力做的功．即
Mv=Mv₂+1.5Mv₁
×1.5M+M-×2.5Mv²=μMgl
可解出v₁=v
這段過程中，A克服摩擦力做功
W=×1.5M-×1.5Mv²=M            
答：（1）碰撞過程中系統損失的機械能是M-2μMgl；
（2）若μ=，在B與擋板碰撞后的運動過程中，摩擦力對木板A做功是M．
點評：正確應用動量守恒和功能關系列方程是解決這類問題的關鍵，尤其是弄清相互作用過程中的功能關系．