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选修3-5
第十六章 动量守恒定律
16.3 动量守恒定律
动量守恒之木板滑块模型
光滑水平地面上,质量为$2\;\rm kg$、上表面粗糙的木板$B$正以$3\;\rm m/s$的速度向右运动。某时刻在木板右端滑上可视为质点的物块$A$,质量为$1\;\rm kg$,速度向左,大小也是$3\;\rm m/s$,物块和木板间的动摩擦因数为$0.2$,木板长为$7\;\rm m$。则下列说法正确的是$(\qquad)$

物块$A$从木板$B$的左端离开
","经过$2\\;\\rm s$物块$A$与木板$B$相对静止
","整个过程系统产生热量为$4\\;\\rm J$
","相对静止后,物块$A$在木板$B$上移动的距离为$7m$
"]$\rm AD$.把$A$和$B$看成一个系统,该系统所受合力为零,所以$A$、$B$组成的系统满足动量守恒,设$A$没有从$B$上离开,最后的共同速度大小为$v'$,规定水平向右的方向为正方向,根据动量守恒定律有$m_{\rm B}v-m_{\rm A}v=(m_{\rm A}+m_{\rm B})v'$
$A$和$B$的相对位移的距离为$l$,根据能量守恒有$\dfrac{1}{2}m_{\text{A}}v^{2}+\dfrac{1}{2}m_{\text{B}}v^{2}=\dfrac{1}{2}\left( m_{\text{A}}+m_{\text{B}} \right)v'^{2}+\mu m_{\text{A}}gl$
代入数据解得$v'=1\;\rm m/s$,$l=6\;\rm m\lt 7\;\rm m$
假设成立,所以物块$A$没有从$B$的左端离开,故$\rm AD$错误;
$\rm B$.设$A$的加速度大小为$a$,根据牛顿第二定律有$\mu m_{\rm A}g=m_{\rm A}a$
设经过时间$t$,$A$与$B$保持相对静止,根据速度$—$时间关系有$v'=-v+at$
代入数据解得$t=2\;\rm s$
故$\rm B$正确;
$\rm C$.整个过程中系统产生的热量为$Q=\mu m_{\rm A}gl$
代入数据解得$Q=12\;\rm J$
故$\rm C$错误。
故选:$\rm B$。
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