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( 1 )
【详解】( 1 )设水平向右为正方向,因为
代入数据联立解得
即 A 和 B 速度的大小分别为
( 2 )如图所示为 A 与 B 挡板碰撞后到运动至 O 点正下方的运动示意图
A 回到
对平板 B ,由牛顿第二定律得
对平板 B ,由运动学公式有
由几何关系
A 从
解得
A 返回到 O 点的正下方时,相对于地面的速度减为零,则
由几何关系
联立解得
由 ①② 可得
分析可知, A 回到 O 点正下方时 B 未减速为 0 ,故
舍去。综上解得
( 3 )在 A 刚开始减速时, B 物体的速度为
在 A 减速过程中,对 B 分析根据牛顿运动定律可知
解得
B 物体停下来的时间为 t 3 ,则有
解得
可知在 A 减速过程中 B 先停下来了,此过程中 B 的位移为
所以 A 对 B 的摩擦力所做的功为
( 4 )小球和 A 碰撞后 A 做匀速直线运动再和 B 相碰,此过程有
由题意可知 A 返回到 O 点的正下方时,小球恰好第一次上升到最高点,设小球做简谐振动的周期为 T ,摆长为 L ,则有
由单摆周期公式
小球下滑过程根据动能定理有
当碰后小球摆角恰为 5° 时,有
解得
小球与 A 碰撞过程根据动量守恒定律有
小球与 A 碰后小球速度方向与碰前方向相同,开始做简谐运动(要求摆角小于
故要实现这个过程的范围为
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