(1)设滑块A碰B后的共同速度为v,AB碰撞过程中损失的机械能为△E
由动量守恒定律有m Av 0=(m A+m B)v ①
由能量守恒定律有△E=
1
2 m Av 2-
1
2 (m A+m B)v 2②
联立①②式并代入数据解得 △E=
25K
K+1 J ③
(2)设碰撞后A、B速度分别为v A、v B,且设向右为正方向,由于弹性碰撞,则有:
m Av 0=m Av A+m Bv B④
1
2 m Av 0 2=
1
2 m Av
2A +
1
2 m Bv
2B ⑤
联立④⑤式并代入数据解得
v A =
5(K-1)
K+1 m/s ⑥
v B =
10K
K+1 m/s ⑦
假设滑块A、B都能在OP段滑动,滑块A、B在OP段的加速度(a A=a B=μg)相等,由⑥⑦式知在任意时刻v B>v A,滑块A、B不会再一次发生碰撞.
由题知,当滑块A刚好能够到达P点有
1
2 m A
v 2A =μ m A gL ⑧
代入数据解得K ⑨
讨论:
(1)当K=1 时,v A=0,滑块A停在O点,A克服摩擦力所做的功为W fA=0 ⑩
(2)当1<K≤9时,滑块A停在OP之间,A克服摩擦力所做的功为 W fA =
1
2 m A
v 2A =25K(
K-1
K+1 ) 2 J(11)
(3)当K>9时,滑块A从OP段右侧离开,A克服摩擦力所做的功为W fA=μm AgL=16KJ(12)
答:
(1)若滑块A与B发生完全非弹性碰撞,A、B碰撞过程中损失的机械能为
25K
K+1 ;
(2)若滑块A、B构成的系统在碰撞过程中没有机械能损失,滑块A克服摩擦力所做的功情况有:
(1)当K=1 时,v A=0,滑块A停在O点,A克服摩擦力所做的功为W fA=0
(2)当1<K≤9时,滑块A停在OP之间,A克服摩擦力所做的功为 W fA =
1
2 m A
v 2A =25K(
K-1
K+1 ) 2 J
(3)当K>9时,滑块A从OP段右侧离开,A克服摩擦力所做的功为W fA=μm AgL=16KJ