解题思路:(1)根据牛顿第二定律求出BC整体的加速度,再隔离对B分析,求出B受到的摩擦力.
(2)当A和B恰好不相撞时,它们具有相同的速度,根据动量守恒定律,结合能量守恒定律求出恰好不相撞时A的初速度,从而得知A初速度满足的条件.
(3)A、B碰撞前后交换速度,碰后A和C一起向右作匀加速运动,B向左作匀减速运动.若B和P刚好不发生碰撞,则当B运动到P所在位置时,A、B、C速度相同,结合动量守恒定律和能量守恒定律求出初速度的临界值.
(1)根据牛顿第二定律得,BC整体的加速度a=[μmg/2m=
μg
2],
隔离对B分析,设B受到的摩擦力大小为Ff,
则Ff=ma=[μmg/2].<μmg..
B、C保持相对静止,B受到的摩擦力大小为:Ff=[μmg/2]
(2)A在C上滑动时,A向右作匀减速运动,B和C以相同的加速度向右作匀加速运动.
若A运动到B所在位置时,A和B刚好不发生碰撞,则A、B、C速度相同,设三者共同速度为v1,由系统动量守恒定律有:mv0=3mv1
由功能关系有:µmg L=[1/2]mv02-[1/2]•3mv12
由上两式可得:v0=
3mgL
所以 A和B能够发生碰撞时,A的初速度v0应满足的条件为:v0>
3mgL
(3)A、B碰撞前后交换速度,碰后A和C一起向右作匀加速运动,B向右作匀减速运动.若B和P刚好不发生碰撞,则当B运动到P所在位置时,A、B、C速度相同,设三者共同速度为v2,由系统动量守恒定律,有:mv0=3mv2
由功能关系有:µmg•2 L=[1/2]mv02-[1/2]•3mv22
由上两式可得:v0=
6mgL
所以B和P能够发生碰撞时,A的初速度v0应满足的条件为:v0>
6mgL.
答:(1)A和B发生碰撞前,B受到的摩擦力大小为[μmg/2].
(2)要使A和B能够发生碰撞,A的初速度v0应满足v0>
点评:
本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律;功能关系.
考点点评: 本题综合考查了动量守恒定律、能量守恒定律以及牛顿第二定律,综合性强,对学生能力的要求较高,关键要找出能够发生碰撞的临界情况.