问题详情:
如图所示,质量0.5kg,长1.2m的金属盒AB,放在水平桌面上,它与桌面间动摩擦因数,在盒内右端B放着质量也为0.5kg,半径为0.1m的**球,球与盒接触面光滑。若在A端给盒以水平向右的冲量1.5N·s,设盒在运动中与球碰撞时间极短,且无能量损失,求:
(1)盒从开始运动到完全停止所通过的路程是多少;
(2)盒从开始运动到完全停止所经过的时间是多少。
【回答】
(1)1.8m;(2)1.7s
【分析】
(1)根据动量定理求出盒的初速度,根据能量守恒定律求出运动的总路程;
(2)球与盒发生多次碰撞,根据牛顿第二定律和运动学公式及碰撞的特点,即可求每个阶段的时间,所有时间之和即为所求。
【详解】
(1)根据动量定理
则盒的初速度
盒从开始运动到完全停止过程中,盒的初动能全部转化为因摩擦所产生的内能,由能量守恒定律得
解得
s=1.8m
(2)从盒开始运动到第一次碰撞的时间内,球静止,盒减速运动,对盒,由动能定理得
解得
由牛顿第二定律得
由速度公式得
解得
球与盒碰撞后二者交换速度,球再经过时间与盒第二次碰撞,则有
二者碰撞后再次交换速度,盒再运动时间停下,则有
解得
时间内盒子的位移为
所以盒子至停止运动不再和球发生碰撞,因此盒从开始运动到停下所用的总时间为
【点睛】
分析清楚金属盒与金属球的运动过程是解题的前提与关键,应用动量定理、能量守恒定律、牛顿第二定律与运动学公式可以解题。
知识点:动能和动能定律
题型:解答题