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如图所示,质量分别为mA=0.4kg和mB=0.6kg的可视为质点的A、B两物体,放在质量为mC=1kg的足够长的小车C

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/15 19:10:13
如图所示,质量分别为mA=0.4kg和mB=0.6kg的可视为质点的A、B两物体,放在质量为mC=1kg的足够长的小车C上.A、B相距L=12.5cm,它们随车以v0=1.0m/s的速度在光滑的水平面上向右匀速运动.若在小车上加一水平向右的推力F=3.8N,A、B便在小车上滑动.已知A、B与小车间的动摩擦因数分别为μA=0.2,μB=0.1,(g取10m/s2.)

(1)试求经过多长时间A、B两物体在车上相碰?
(2)碰前瞬间三物体的速度VA、VB、VC分别是多少?
(3)若在A、B相碰前的瞬间撤去推力F,碰后和C的速度分别变成了 VA′=0.95m/s、VB′=2.2m/s和 VC′=2.2m/s.此时A、B距小车左端15厘米远,问A物体能否从小车C上滑下?
(1)A的加速度aA=
μAmAg
mA=μAg=2m/s2.
B的加速度aB=
μBmBg
mB=μBg=1m/s2.
根据v0t+
1
2aAt2−v0t−
1
2aBt2=L,
代入数据解得t=0.5s.
(2)碰前A的速度vA=v0+aAt=1+2×0.5m/s=2m/s.
碰前B的速度vB=v0+aBt=1+1×0.5m/s=1.5m/s.
C的加速度aC=
F−μ AmAg−μBmBg
mC=
3.8−0.2×4−0.1×6
1m/s2=2.4m/s2.
则碰前C的速度vC=v0+act=1+2.4×0.5m/s=2.2m/s.
(3)碰后BC的速度相同,保持相对静止,根据动量守恒定律得,
mAvA′+(mB+mC)vB′=(mA+mB+mC)v
代入数据解得v=1.95m/s.
根据能量守恒知,μ AmAgs相对=
1
2mAvA′2+
1
2(mB+mC)vB′2−
1
2(mA+mB+mC)v2
代入数据解得,s相对=0.3125m=31.25cm>15cm,知A能从小车上滑下.
答:(1)经过0.5s时间A、B两物体在车上相碰.
(2)碰前瞬间三物体的速度VA、VB、VC分别是2m/s、1.5m/s、2.2m/s.
(3)A能从小车上滑下.