思路分析:
该题为2004年北京市高考理综试题的第24题。原题如下:对于两物体碰撞前后速度在同一直线上,且无机械能损失的碰撞过程,可以简化为如下模型:A、B两物体位于光滑水平面上,仅限于沿同一直线运动。当它们之间的距离大于等于某一定值d时,相互作用力为零;当它们之间的距离小于d时,存在大小恒为F的斥力。设A物体质量m1=1.0kg,开始时静止在直线上某点;B物体质量m2=3.0kg,以速度v0从远处沿该直线向A运动,如图所示。若d=0.10m,F=0.60N,v0=0.20m/s,求:
(1)相互作用过程中A、B加速度的大小;
(2)从开始相互作用到A、B间的距离最小时,系统(物体组)动能的减少量;
(3)A、B间的最小距离。
答:
(1)根据牛顿第二定律有 , 。
(2)两者速度相同时距离最近,设此时的速度为 。
由动量守恒有 。
可得: 。
所以损失的能量为 。
(3)设从开始相互作用到A、B距离最近物体B通过的距离为 ,物体A通过的距离为 ,A、B距离最近为 ,则有: <1>
利用动能定理分别对A、B列方程有: <2>
<3>
由以上<1><2><3>式,可得: 。
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