Question

固定在水平地面上光滑斜面傾角為θ．斜面底端固定一個(gè)與斜面垂直的擋板，一木板A被放在斜面上，其下端離地面高為H，上端放著一個(gè)小物塊B，如圖所示．木板和物塊的質(zhì)量均為m．相互間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力kmgsinθ（k＞1），把它們由靜止釋放，木板與擋板發(fā)生碰撞時(shí)，時(shí)間極短，無(wú)動(dòng)能損失，而物塊不會(huì)與擋板發(fā)生碰撞．求：
（1）木板第一次與擋板碰撞彈回沿斜面上升過(guò)程中，物塊B的加速度a₁大小和方向；
（2）從釋放木板到木板與擋板第二次碰撞的瞬間，木板A運(yùn)動(dòng)的路程s；
（3）從釋放木板到木板和物塊都靜止，木板和物塊系統(tǒng)損失的機(jī)械能E₀．

Answer 1

（1）、木板第一次上升過(guò)程中，對(duì)物塊受力分析，受到豎直向下的重力、垂直于斜面的支持力和沿斜面向上的摩擦力作用，設(shè)物塊的加速度為a_物塊，
則物塊受合力  F_物塊=kmgsinθ-mgsinθ…①
由牛頓第二定律 F_物塊=ma_物塊…②．
聯(lián)立①②得：a_物塊=（k-1）gsinθ，方向沿斜面向上．
（2）設(shè)以地面為零勢(shì)能面，木板第一次與擋板碰撞時(shí)的速度大小為v₁，由機(jī)械能守恒有：

1

2

×2

mv

21

=2mgH
解得：v₁=

2gH

．
設(shè)木板彈起后的加速度a_板，由牛頓第二定律有：
 a_板=-（k+1）gsinθ
S板第一次彈起的最大路程：S₁=

-v 21

2a板

解得：S₁=

H

(k+1)sinθ

木板運(yùn)動(dòng)的路程S=

H

sinθ

+2S₁=

(k+3)H

(k+1)sinθ

（3）設(shè)物塊相對(duì)木板滑動(dòng)距離為L(zhǎng)
根據(jù)能量守恒有：mgH+mg（H+Lsinθ）=kmgsinθL
損失機(jī)械能 E₀=fL=kmgsinθL                           
解得   E₀=

2kmgH

k-1

答：（1）木板第一次與擋板碰撞彈回沿斜面上升過(guò)程中，物塊B的加速度a₁大小是（k-1）gsinθ，方向沿斜面向上；
（2）從釋放木板到木板與擋板第二次碰撞的瞬間，木板A運(yùn)動(dòng)的路程是

(k+3)H

(k+1)sinθ

；
（3）從釋放木板到木板和物塊都靜止，木板和物塊系統(tǒng)損失的機(jī)械能是

2kmgH

k-1

．