如图所示,木箱的质量为M=5kg,长度为L=1m,其右侧与墙壁的距离为d=2m,木箱底部有一质量为m=1kg的小物块(可看作质点),小物块与木箱左壁间有一很小缝隙。t=0时刻,在水平向右的外力F作用下,木箱从静止开始运动瞬间小物块与木箱达到相对静止状态,小物块与木箱底部的动摩擦因数为μ=0.2,木箱与地面间的摩擦不计,木箱与墙壁碰撞后停止运动并被锁定,同时撤去外力F,小物块与木箱发生的每次碰撞都是时间极短的弹性碰撞,当小物块与木箱右壁碰撞后迅速解除对木箱的锁定,重力加速度大小为g=10m/s2。
(1)当F=9N时,求木箱到达墙壁之前与物块间的弹力和摩擦力大小;
(2)当F=54N时,
i.求小物块离开木箱左壁后,小物块与木箱碰撞的次数和最终静止在木箱中的位置;
ii.若小物块与木箱底部的摩擦也不计,求小物块与木箱发生n(n≥1)次碰撞后,两者的速度大小。
【答案】(1)当F=9N时,求木箱到达墙壁之前与物块间的弹力为0,摩擦力大小为1.5N;
(2)i、小物块离开木箱左壁后,小物块与木箱碰撞的7次,物块最终静止在木箱中时,物块距木箱右壁的距离为。
ii、当碰撞次数n为奇数时,碰后物块速度大小为6m/s,木箱速度为0;
当碰撞次数n为偶数时,碰后物块速度大小为4m/s,木箱速度大小为2m/s。
(2)i、小物块离开木箱左壁后,小物块与木箱碰撞的7次,物块最终静止在木箱中时,物块距木箱右壁的距离为
2
3
m
ii、当碰撞次数n为奇数时,碰后物块速度大小为6m/s,木箱速度为0;
当碰撞次数n为偶数时,碰后物块速度大小为4m/s,木箱速度大小为2m/s。
【解答】
【点评】
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