如图所示,质量
的带有
小孔的木块沿斜面上滑到最高点
时速度恰
好为零,此时与从
点水平射出的弹丸相遇,
弹丸沿着斜面方向进入小孔中,并立即与木块
有相同的速度.已知A点和B点距地面的高
度分别为:
,
,弹丸
的质量
,水平初速度
.取
.
(1)求斜面与水平地面的夹角
(可用反三角函数表示).
(2)若在斜面下端与地面交接端设一个垂直于斜面的弹性挡板,木块与它相碰后的速率等于碰前的速率,要使木块反弹后能够回到B点,求斜面与木块间的动摩擦因数
的取值范围?
(1)
(2)
解析:
(1)弹丸做平抛运动,经时间
进入孔,有:
………………………………(3分)
此时弹丸的速度与水平方向夹角为
,则有:
………………………………(3分)
代入数值得:
∴
c
由于弹丸沿斜面方向与木块相碰,故斜面的倾角与
秒末弹丸的速度与水平方向的夹角相同,所以斜面的倾角
………………………………(2分)
(2)设在
点弹丸的速度大小为
,则有:
………………………………(3分)
弹丸立即打入木块,满足动量守恒条件,弹丸与木块共同速度为
,有:
………………………………(2分)
打入木块后,弹丸与木块共同运动由B点到挡板碰撞并能够回到B点,设斜面长度为
,有:
………………………………(3分)
………………………………(2分)
代入数据,得:
………………………………(2分)
弹丸与木块共同运动要能够回到B点: