物理
如图所示,在一个固定的盒子里有一个质量为m=1kg的滑块,它与盒子间的动摩擦因数为μ=0.5,开始滑块在盒子中央以初速度v0=2m/s向右运动,与盒子两壁碰撞若干次后速度减为零,若盒子长为L=0.1m,滑块与盒壁碰撞是没有能量损失,求整个过程中物体与两壁碰撞的次数.(g=10m/s2)

2019-05-29

如图所示,在一个固定的盒子里有一个质量为m=1kg的滑块,它与盒子间的动摩擦因数为μ=0.5,开始滑块在盒子中央以初速度v0=2m/s向右运动,与盒子两壁碰撞若干次后速度减为零,若盒子长为L=0.1m,滑块与盒壁碰撞是没有能量损失,求整个过程中物体与两壁碰撞的次数.(g=10m/s2
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以滑块为研究对象,在滑块运动过程中只有滑块受到的摩擦力对滑块做功,因为滑块运动过程中摩擦力始终对滑块做负功,令滑块相对于盒子运动的路程为A,则根据动能定理有:
-μmgs=0-
1
2
m
v
2
0

可得滑块滑过的路程s=
1
2
m
v
2
0
μmg
=
1
2
×1×22
0.5×1×10
m=0.4m

因为盒子长L=0.1m,故可知碰撞次数n=
s-
L
2
L
+1
=
0.4-0.05
0.1
+1=4.5
(次),
n取整数,故滑块与盒子碰撞4次.
答:整个过程滑块与盒子碰撞的次数为4次.
以滑块为研究对象,在滑块运动过程中只有滑块受到的摩擦力对滑块做功,因为滑块运动过程中摩擦力始终对滑块做负功,令滑块相对于盒子运动的路程为A,则根据动能定理有:
-μmgs=0-
1
2
m
v
2
0

可得滑块滑过的路程s=
1
2
m
v
2
0
μmg
=
1
2
×1×22
0.5×1×10
m=0.4m

因为盒子长L=0.1m,故可知碰撞次数n=
s-
L
2
L
+1
=
0.4-0.05
0.1
+1=4.5
(次),
n取整数,故滑块与盒子碰撞4次.
答:整个过程滑块与盒子碰撞的次数为4次.
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