如图所示.在倾角θ=37°的足够长的光滑斜面上.质量都为M=2 kg的长方体板A和B之间夹有少许炸药.在B的上表面左端叠放有一质量m=1 kg的物体C.C与B之间的动摩擦因数μ=0.75.现无初速度同

高中物理 2024-07-06 16:13:34

(15分)如图所示,在倾角θ=37°的足够长的光滑斜面上,质量都为M=2 kg的长方体板AB之间夹有少许炸药,在B的上表面左端叠放有一质量m=1 kg的物体C(可视为质点),CB之间的动摩擦因数μ=0.75.现无初速度同时释放ABC整体,当它们沿斜面滑行s=3 m时,炸药瞬间爆炸,爆炸完毕时A的速度vA=12 m/s.此后,C始终未从B的上表面滑落.问:B的长度至少为多大?(取g=10 m/s2,爆炸不会影响各物体的质量和各表面的光滑程度)

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【解析】整体下滑阶段,研究ABC整体,设末速度为v,由动能定理得:

(2Mm)gssin θ(2Mm)v2 (2分)

解得:v=6 m/s (1分)

爆炸前后,研究AB,由动量守恒定律有:

2MvMvAMvB (2分)

解得:vB=0 (1分)

此后,设CB上滑动的加速度为aC,由牛顿第二定律有:

mgsin θμmgcos θmaC (2分)

解得:aC=0 (1分)

B,由牛顿第二定律有:

Mgsin θμmgcos θMaB (2分)

解得:aB=9 m/s2 (1分)

AB经时间t达到共同速度v后将不再相对滑动,则有:

t (1分)

板的最小长度L满足:

Lvtt (1分)

联立解得:L=2 m. (1分)

[答案] 2 m