如圖所示,木箱的質(zhì)量為M=5kg,長度為L=1m,其右側(cè)與墻壁的距離為d=2m,木箱底部有一質(zhì)量為m=1kg的小物塊(可看作質(zhì)點(diǎn)),小物塊與木箱左壁間有一很小縫隙。t=0時刻,在水平向右的外力F作用下,木箱從靜止開始運(yùn)動瞬間小物塊與木箱達(dá)到相對靜止?fàn)顟B(tài),小物塊與木箱底部的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,木箱與地面間的摩擦不計(jì),木箱與墻壁碰撞后停止運(yùn)動并被鎖定,同時撤去外力F,小物塊與木箱發(fā)生的每次碰撞都是時間極短的彈性碰撞,當(dāng)小物塊與木箱右壁碰撞后迅速解除對木箱的鎖定,重力加速度大小為g=10m/s2。
(1)當(dāng)F=9N時,求木箱到達(dá)墻壁之前與物塊間的彈力和摩擦力大??;
(2)當(dāng)F=54N時,
i.求小物塊離開木箱左壁后,小物塊與木箱碰撞的次數(shù)和最終靜止在木箱中的位置;
ii.若小物塊與木箱底部的摩擦也不計(jì),求小物塊與木箱發(fā)生n(n≥1)次碰撞后,兩者的速度大小。
【答案】(1)當(dāng)F=9N時,求木箱到達(dá)墻壁之前與物塊間的彈力為0,摩擦力大小為1.5N;
(2)i、小物塊離開木箱左壁后,小物塊與木箱碰撞的7次,物塊最終靜止在木箱中時,物塊距木箱右壁的距離為。
ii、當(dāng)碰撞次數(shù)n為奇數(shù)時,碰后物塊速度大小為6m/s,木箱速度為0;
當(dāng)碰撞次數(shù)n為偶數(shù)時,碰后物塊速度大小為4m/s,木箱速度大小為2m/s。
(2)i、小物塊離開木箱左壁后,小物塊與木箱碰撞的7次,物塊最終靜止在木箱中時,物塊距木箱右壁的距離為
2
3
m
ii、當(dāng)碰撞次數(shù)n為奇數(shù)時,碰后物塊速度大小為6m/s,木箱速度為0;
當(dāng)碰撞次數(shù)n為偶數(shù)時,碰后物塊速度大小為4m/s,木箱速度大小為2m/s。
【解答】
【點(diǎn)評】
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