答案 (1)v 2μg (2)
解析 (1)B、C碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
·2v=(+)v1①
解得v1=v②
对B、C,由牛顿第二定律得:
μ(m++)g=(+)a,③
解得a=2μg.④
(2)设A、C第一次碰撞前瞬间C的速度为v2,由匀变速直线运动的速度位移公式得
v22-v12=2(-a)·L,⑤
A与C上挡板的第一次碰撞可视为弹性碰撞,系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
(+)v2=(+)v3+mv4⑥
由能量守恒定律得
(+)v22=(+)v32+mv42⑦
解得A与C上挡板第一次碰撞后A的速度大小为:
v4=.
三、板块模型中的"三x"问题
如图3所示,质量为m的滑块以速度v0滑上放于光滑水平地面上的质量为M的长木板上.长木板上表面粗糙,滑块与木板间的动摩擦因数为μ,长木板足够长.
图3
满足以下关系:
f=μmg,mv0=(m+M)vt,-fx1=mvt2-mv02,fx2=Mvt2,fx3=f(x1-x2)=mv02-(M+m)v t2=Q.
例3 一质量为2m的物体P静置于光滑水平地面上,其截面如图4所示.图中ab为粗糙的水平面,长度为L;bc为一光滑斜面,斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接.现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动,在斜面上上升的最大高度为h(h小于斜面bc的高度),返回后在到达a点前与物体P相对静止.重力加速度为g.