Question

如图所示，木槽A质量为_m，置于水平桌面上，木槽上底面光滑，下底面与桌面间的动摩擦因数为μ，槽内放有两个滑块B和C(两滑块都看作质点)，B，C的质量分别m和2m，现用这两个滑块将很短的轻质弹簧压紧(两滑块与弹簧均不连接，弹簧长度忽略不计)，此时B到木槽左端、C到木槽右端的距离均为L，弹簧的弹性势能为E_p＝μmgL．现同时释放B、C两滑块，并假定滑块与木槽的竖直内壁碰撞后不再分离，且碰撞时间极短求：

(1)滑块与槽壁第一次碰撞后的共同速度；

(2)滑块与槽壁第二次碰撞后的共同速度；

(3)整个运动过程中，木槽与桌面因摩擦产生的热量

Answer 1

答案：
解析：

(1)释放后弹簧弹开B、C两滑块的过程中，根据动量守恒定律和机械能守恒定律，有　　(1分) 　　　　(1分) 　　解得　　(2分) 　　式中分别表示B、C两滑块离开弹簧时的速度大小． 　　滑块B经过时间先与木槽A左侧壁碰撞， 　　设碰撞后达到的共同速度为，则　　(2分) 　　解得，方向水平向左　　(2分) 　　(2)木槽A与B滑块相撞后，一起向左做匀减速运动，其加速度大小为 　　　　(2分) 　　木槽A和滑块B相撞后速度减为0的时间　　(1分) 　　在这段时同内．滑块C和木槽移动的距离之和为 　　，所以在C与A相撞前AB停止运动　　(2分) 　　再经过一段时间．滑块C和木槽右侧壁碰撞．则 　　　　(1分) 　　解得，方向水平向右　　(2分) 　　(3)第一次碰撞后A与B的总动能全都转化为摩擦热 　　　　(2分) 　　第二次碰撞后系统的总动能全都转化为摩擦热 　　　　(2分) 　　整个过程中木槽和桌面因摩擦而产生的热量为 　　　　(2分)