解题思路:(1)A、B、C三个物体组成的系统,所受合外力为零,系统的动量守恒,根据动量守恒定律求出最终A、B、C的共同速度.(2)对A、B施加水平向右的瞬时冲量,使之分别获得初速度v0和2v0后,A、B都向右做减速运动,B向右做加速运动,当A与C的速度相同后,AC一起向右做加速运动,那么AC相对静止时A的速度最小.根据动量守恒定律和动量定理分别对A、长木板研究,求出运动过程中A的最小速度.(3)根据能量守恒定律求出A相对于C滑动的距离,得到B相对C滑动的距离.摩擦所产生的热量等于滑动摩擦力大小与相对位移大小的乘积.再求解热量之比.
(1)规定向右为正方向,根据动量守恒定律得:
mv0+2mv0=(m+m+3m)v
解得:v=0.6v0
(2)设经过t时间,A与C相对静止,共同速度为vAC,此时B的速度为vB,由动量守恒得:
mv0+2mv0=(m+3m)vAC+mvB
根据动量定理得:
对A:-μmgt=m(vAC-v0)
对C:(μmg+2μmg)t=3mvAC
联立以上三式:
vAC=0.5v0,vB=v0
(3)设整个运动过程中AC相对滑行的距离为s,则B相对于C滑行的距离为s+△s-s0.根据能量守恒定律得:
μmgs+2μmg(s+△s-s0)=[1/2]mv02+[1/2]m(2v0)2-[1/2](m+m+3m)v2
解得:s=s0+0.425
v02
μg
整个过程中A、B与木板C因摩擦所产生的热量分别为:
QA=μmgs
QB=2μmg(s+△s-s0)
代入解得:
QA
QB=[5/27]
答:(1)最终A、B、C的共同速度为0.6v0.
(2)运动过程中A的最小速度为0.5v0.
(3)整个过程中A、B与木板C因摩擦所产生的热量之比为5:27.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.
考点点评: 本题的运动过程比较复杂,研究对象比较多,按程序法进行分析,考查解决综合题的能力.