解题思路:该题要分清过程,过程Ⅰ为AB碰撞过程,该过程为完全非弹性碰撞过程;过程Ⅱ为AB粘在一块克服地面摩擦运动1m的过程,这一过程可由动能定理计算,也可由匀变速直线运动的知识计算,过程Ⅲ为可能是完全非弹性碰撞,也可能是弹性碰撞,也可能是完全弹性碰撞;根据不同的碰撞,AB、C系统损失的能量也不一样,所以AB球的方向可能与C同向、也可能为零、也可能与C反向.要分三种情况讨论
(1)设AB碰撞后的速度为v1,AB碰撞过程由动量守恒定律得mv0=2mv1
设与C碰撞前瞬间AB的速度为v2,由动能定理得−μmgl=
1
2m
v22−
1
2m
v21
联立以上各式解得v2=4m/s该过程为完全非弹性碰撞,
(2)若AB与C发生完全非弹性碰撞,由动量守恒定律得2mv2=(2+k)mv3
代入数据解得k=2
此时AB的运动方向与C相同
若AB与C发生弹性碰撞,由动量守恒和能量守恒得
2mv2=2mv3+kmv
1
2•2m
v22=
1
2•2m
v23+
1
2•kmv2
联立以上两式解得
v 3=
2−k
2+kv2
v=
4
2+kv2
代入数据解得k=6
此时AB的运动方向与C相反
若AB与C发生碰撞后AB的速度为0,由动量守恒定律得2mv2=kmv
代入数据解得k=4
总上所述得 当2≤k<4时,AB的运动方向与C相同
当k=4时,AB的速度为0
当4<k≤6时,AB的运动方向与C相反.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;动能定理的应用.
考点点评: 该题第一问较为简单,第二问稍难.只要注意到碰撞过程中能量个关系和动量守恒,这样就不会无从下手了