简答题
物理化学综合
2012-09-28
(本题11分)如图4-9所示,在光滑水平地面上,一质量为M的物体以ν0的速度做匀速直线运动.把另一质量为m的物体轻放在M上,由于m与M间的摩擦作用,经时间t后两者以共同速度运动.求:
(1)两物体共同运动速度的大小ν;
(2)在时间t内,m所受摩擦力的大小.

参考答案
暂无
答案解析
【参考答案】 (1)选m、M为系统,因为水平方向动量守恒,所以有
Mvo=(m+M)ν
由此得两物体共同速度为

(2)设摩擦力为Ff,m在Ff作用下在t时间内速度由0增大到ν,它的动量增量为
△p=mv
Ff的冲量为I=Fft
由动量定理得
Fft=mv
由此解得

【解题指要】 本题考查的知识点是动量守恒定律和动量定理,是一道比较简单的力学计算题.常见的用动量守恒定律解题的习题有两类.第一类是瞬间过程,虽然系统受外力,但因为时间很短,外力的冲量可以忽略,系统动量守恒,如碰撞、子弹的发射、爆炸等都属于这种情况.第二类是持续过程,系统不受外力作用或外力在某个方向上的分力为零,则系统动量守恒或在某个方向上动量的分量守恒.本题就属于第二类情形.题给条件是光滑地面,因此M与地面间的摩擦力为零,系统(物体m与物体M)在水平方向不受外力作用,水平方向的动量守恒.
也可以用牛顿定律求解.m在Ff作用下做初速度为零的匀加速直线运动.由速度公式
ν=at

再根据牛顿第二定律得

Mvo=(m+M)ν
由此得两物体共同速度为

(2)设摩擦力为Ff,m在Ff作用下在t时间内速度由0增大到ν,它的动量增量为
△p=mv
Ff的冲量为I=Fft
由动量定理得
Fft=mv
由此解得

【解题指要】 本题考查的知识点是动量守恒定律和动量定理,是一道比较简单的力学计算题.常见的用动量守恒定律解题的习题有两类.第一类是瞬间过程,虽然系统受外力,但因为时间很短,外力的冲量可以忽略,系统动量守恒,如碰撞、子弹的发射、爆炸等都属于这种情况.第二类是持续过程,系统不受外力作用或外力在某个方向上的分力为零,则系统动量守恒或在某个方向上动量的分量守恒.本题就属于第二类情形.题给条件是光滑地面,因此M与地面间的摩擦力为零,系统(物体m与物体M)在水平方向不受外力作用,水平方向的动量守恒.
也可以用牛顿定律求解.m在Ff作用下做初速度为零的匀加速直线运动.由速度公式
ν=at

再根据牛顿第二定律得

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