解题思路:1、质量为m2的物块释放后做匀加速运动,m1做匀速直线运动,根据运动学公式和位移关系求解;
2、根据(1)问数据求出碰前瞬间m2的速度,碰撞瞬间由动量守恒定律求得碰后瞬间m2速度.
碰后m1和m2均作匀加速运动至与传送带相对静止,根据m1和m2的速度关系和运动学公式求得碰撞后两物块间的最大距离.
(1)由牛顿第二定律可得碰撞前m2向右的加速度为:
a=
μm2g
m2=μg=1.0m/s2
碰撞前运动时间内m1与m2位移关系为:s1=s2+L,
即:v带t=[1/2]at2+L
代入数据解得:t=1.0s,t′=5.0s,
由于m2从静止到加速到3.0m/s时间为
v带
a=3s,所以t′=5.0s不合题意舍去.
(2)碰前m1随传送带匀速运动速度为v1=v带=3.0m/s,碰前瞬间m2的速度v2=at=1m/s,
碰后瞬间m1的速度为:v′1=v1-2.0m/s=1.0m/s
规定向右为正方向,碰撞瞬间由动量守恒定律有:
m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2
代入数据解得:v′2=1.5m/s
碰后m1和m2均作匀加速运动至与传送带相对静止,由于v′2>v′1,其加速度均为a,
此过程中总有m2均大于m1的速度,故二者都相对传送带静止时距离最大,设为Sm
m1相对滑动的时间为:t1=(v1-v′1)×[1/a]=2.0s
m2相对滑动的时间为:t2=(v1-v′2)×[1/a]=1.5s
m1相对滑动的时间内m2先加速后匀速,则:
Sm=S2m-S1m=v′2t2+[1/2]a
t22+v1(t1-t2)-(v′1t1+[1/2]a
t21)=0.875m
答:(1)质量为m2的物块释放后经过1.0s时间两物块相碰.
(2)碰撞后两物块间的最大距离是0.875m.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律.
考点点评: 解决该题关键要分析两物块的运动情况,把运动学公式和动量守恒定律结合运用求解.运用动量守恒定律应注意其矢量性.