解题思路:(1)由牛顿第二定律可以求出加速度;
(2)由速度公式求出B、C碰撞时A、B的速度,由动量守恒定律与机械能守恒定律求出碰撞后B、C的速度;
(3)由运动学公式求出路程,由能量守恒定律求出产生的热量.
(1)由牛顿第二定律对A:
μ1m1g=m1a1,
解得:a1=1m/s2,
对B:μ1m1g-μ2(m1+m2)g=m2a2,
解得:a2=0.5m/s2,
(2)设经时间t1B与C碰撞,由匀变速运动的位移公式得:
s=[1/2]a2t12,
解得:t1=0.8s,
此时A的速度为:v1=v0-a1t1=1.3m/s,
B的速度:v2=a2t1=0.4m/s<1.3m/s,
B、C碰撞过程动量守恒,以B、C组成的系统为研究对象,B的初速度方向为正方向,B、C碰撞过程,由动量守恒定律得:
m2v2=m2v2′+m3v3′,
由机械能守恒定律得:[1/2]m2v22=[1/2]m2v2′2+[1/2]m3v3′2,
解得:v2′=0.1m/s,v3′=0.5m/s;
(3)B与C碰撞前,B的位移:x2=
v2
2t1=0.16m,
B、C碰撞后经时间t2,A、B速度相等,速度为v,由速度公式得:
v=v1-a1t2,v=v2′+a2t2,
解得:t2=0.8s,v=0.5m/s,
v恰好等于物块C的速度,由此可知B与C不发生二次碰撞,在该时间内,B的位移:
x2′=
v2′+v
2t2=0.24m,
设此后A、B一起减速运动直至停止,对A、B系统,
由牛顿第二定律得:a=μ2g=0.5m/s2<a1,假设成立,
则x3=
v2
2a=0.25m,
木板的总路程:L=x2+x2′+x3=0.65m,
由能量守恒定律可知,系统产生的总热量:
Q=[1/2]m1v02-[1/2]m3v3′2=2.17J;
答:(1)长木板B开始运动时,A和B的加速度大小分别为1m/s2、0.5m/s2;
(2)长木板B与小物块C碰撞结束瞬间,B和C的速度大小分别为0.1m/s、0.5m/s;
(3)长木板B运动的总路程为0.65m,整个过程中系统所产生的总热量为2.17J.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律.
考点点评: 本题是多研究对象、多过程问题,过程复杂,分析清楚物体的运动过程,应用牛顿第二定律、运动学公式、动量守恒定律、机械能守恒定律即可正确解题.