Question

【題目】對于兩物體碰撞前后速度在同一直線上，且無機械能損失的碰撞過程，可以簡化為如下模型：A、B兩物體位于光滑水平面上，僅限于沿同一直線運動，當它們之間的距離大于等于某一定值d時，相互作用力為零；當它們之間的距離小于d時，存在大小恒為F的斥力．設(shè)A物體質(zhì)量m1=1.0kg，開始時靜止在直線上某點；B物體質(zhì)量m2=3.0kg，以速度v0從遠處沿該直線向A 運動，如圖所示，若d=0.10m，F(xiàn)=0.60N，v0=0.20m/s，求：

（1）相互作用過程中A、B加速度的大小；
（2）從開始相互作用到A、B間的距離最小時，系統(tǒng)（物體組）動能的減少量；
（3）A、B間的最小距離．

Answer 1

【答案】
（1）解：由F=ma可得：

A的加速度為：

B的加速度為： ；

A、B的加速度分別為0.60m/s2，0.20m/s2

（2）解：兩者速度相同時，距離最近，由動量守恒得：m2v0=（m1+m2）v

解得共同速度

則動能的變化量：△Ek= m2v02﹣ （m1+m2）v2=0.015J；；

即動能的變化量為0.015J；

（3）解：根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律得

A的速度：v1=a1t

B的速度：v2= v0-a2t

因v1=v2，解得：

t=0.25s

則A的位移s1= a1t2

B的位移s1= v0t- a2t2

兩物體的距離為△s=s1+d-s2

將t=0.25s代入，解得A、B間的最小距離△smin=0.075m

A、B間的最小距離為0.075m．

【解析】（1）已知兩球受到的力及各自質(zhì)量，由牛頓第二定律可直接求得兩球的加速度；（2）由運動過程可知，當兩球相距最近時，兩速的速度相等，由動量守恒可求得此時的共同速度，即可求得動能的變化量；（3）從開始到相距最近，兩球均做勻變速直線運動，由速度關(guān)系可求得兩球運動的時間，即可分別求得兩球的位移，則可得出兩球相距的最小值．