Question

如圖所示，在傾角為θ的斜面上放置一內壁光滑的凹槽A，凹槽A與斜面間的動摩擦因數μ＝，槽內緊靠右擋板處有一小物塊B，它與凹槽左擋板的距離為d．A、B的質量均為m，斜面足夠長．現同時由靜止釋放A、B，此后B與A擋板每次發生碰撞均交換速度，碰撞時間都極短．已知重力加速度為g．求：

（1）物塊B從開始釋放到與凹槽A發生第一次碰撞所經過的時間t₁．
（2）B與A發生第一次碰撞后，A下滑時的加速度大小a_A和發生第二次碰撞前瞬間物塊B的速度大小v₂．
（3）凹槽A沿斜面下滑的總位移大小x．

Answer 1

（1）（2）（3）x=d 

解析試題分析：（1）設B下滑的加速度為a_B，則
 
A所受重力沿斜面的分力  
所以B下滑時，A保持靜止
 
解得    
（2）釋放后，B做勻加速運動，設物塊B運動到凹槽A的左擋板時的速度為v₁，根據勻變速直線運動規律得  
第一次發生碰撞后瞬間A、B的速度分別為v₁、0，此后A減速下滑，則
 
解得 ，方向沿斜面向上
A速度減為零的時間為t₁，下滑的位移大小為x₁，則
   
在時間t₁內物塊B下滑的距離，所以發生第二次碰撞前凹槽A已停止運動，則B下滑距離x₁與A發生第二次碰撞     

解得    
（3）方法一：設凹槽A下滑的總位移為x，由功能關系有

解得  x=d  
方法二：由（2）中的分析可知 
第二次碰后凹槽A滑行的距離 
同理可得，每次凹槽A碰后滑行的距離均為上一次的一半，則

考點：此題為牛頓定律及運動公式綜合應用問題，除考查拗斷第二定律及運動公式以及能量關系外，還考查分析判斷綜合論證的能力。