- 动量守恒定律
- 共6910题
如图所示,AB是倾角为30°足够长的光滑斜面,BC是足够长的光滑水平面,且在B点与斜面平滑连接,质量m1=0.2kg的滑块嚣于B点,质量m2=0.1kg的滑块以v0=9m/s速度向左运动并与m1发生撞碰,碰撞过程中没有机械能损失,且ml通过B点前后速率不变,将滑块视为质点,以下判断正确的是(g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解:A、B设质量m1的滑块与质量m2的滑块碰后速度分别为v1和v2.取向左为正方向.根据动量守恒和机械能守恒得:
m2v0=m1v1+m2v2,
=
+
解得:v1==
×9=6m/s,v2=
=
=-3m/s,即质量m2的滑块碰后速度向右.
质量m1的滑块碰后先沿斜面向上运动,而后沿斜面向下运动,所用的总时间为:
t1==
s=2.4s
设质量m1的滑块从B点开始再经过t2时间追上质量m2的滑块,则有:
v1t2=|v2|(t1+t2)
代入得:6t2=3(2.4+t2)
解得,t2=2.4s
故第一次碰撞后经过时间t=t1+t2=4.8s两物体再次相碰,故A错误,B正确.
C、D再次碰撞时与B点的距离 s=v1t2=6×2.4m=14.4m.故C错误,D正确.
故选:BD
如图所示,光滑水平面上有一长板车,车的上表面BC段是一长为L的水平粗糙轨道,B的右侧光滑,水平轨道左侧是一光滑斜面轨道,斜面轨道与水平轨道在C点平滑连接.车右端固定一个处于锁定状态的压缩轻弹簧,其弹性势能为EP,一质量为m的小物体(可视为质点)紧靠弹簧,弹簧的原长小于AB.小物体与粗糙水平轨道间的动摩擦因数为μ,整个装置处于静止状态.现将轻弹簧解除锁定,小物体被弹出后滑到水平粗糙轨道上.车的质量为M=2m,斜面轨道的长度足够长,忽略小物体运动经过C点处产生的机械能损失,不计空气阻力.求:
(1)解除锁定以后小物体获得的最大动能;
(2)如果小物体能滑到斜面轨道上,则小物体在斜面上能上升的最大高度为多少?
正确答案
解:(1)设解锁弹开后小物体的最大速度的大小为v1,小物体的最大动能为Ek1,此时长板车的速度大小为v2,研究解锁弹开过程,对小物体和车组成的系统,根据动量守恒和机械能守恒,有
mv1-2mv2=0 ①
②
而 ③
联立①②③式解得 ④
(2)小物体滑到斜面上相对车静止时,二者有共同的速度,设为v共,长板车和小物体组成的系统水平方向动量守恒,有
(m+2m)v共=0 ⑤
所以 v共=0 ⑥
又设小物体上升的最大高度为h,此瞬间小物体相对车静止,由⑥式知两者有共同速度为零.根据能量守恒有
EP=mgh+μmgL ⑦
解得,h=
答:
(1)解除锁定以后小物体获得的最大动能是;
(2)如果小物体能滑到斜面轨道上,小物体在斜面上能上升的最大高度为.
解析
解:(1)设解锁弹开后小物体的最大速度的大小为v1,小物体的最大动能为Ek1,此时长板车的速度大小为v2,研究解锁弹开过程,对小物体和车组成的系统,根据动量守恒和机械能守恒,有
mv1-2mv2=0 ①
②
而 ③
联立①②③式解得 ④
(2)小物体滑到斜面上相对车静止时,二者有共同的速度,设为v共,长板车和小物体组成的系统水平方向动量守恒,有
(m+2m)v共=0 ⑤
所以 v共=0 ⑥
又设小物体上升的最大高度为h,此瞬间小物体相对车静止,由⑥式知两者有共同速度为零.根据能量守恒有
EP=mgh+μmgL ⑦
解得,h=
答:
(1)解除锁定以后小物体获得的最大动能是;
(2)如果小物体能滑到斜面轨道上,小物体在斜面上能上升的最大高度为.
两个质量相等的小球分别以4m/s和2m/s的速率相向运动,相撞后粘合在一起,假设以3m/s的速率一起运动.
(1)请通过计算说明是否可能发生题设情况.
(2)计算这个过程中损失的机械能.
正确答案
解:
(1)设两小球的质量为m,以v1=4m/s速度的方向为正方向,则v2=-2m/s
由动量守恒定律得 mv1+mv2=2mv
解之得 v=1m/s
说明题设不可能发生.
(2)损失的机械能:
△E=E原-E后=(mv12+
mv22)-
v2
解得:△E=9m;
答:(1)题设不可能发生;(2)损失的机械能为9m.
解析
解:
(1)设两小球的质量为m,以v1=4m/s速度的方向为正方向,则v2=-2m/s
由动量守恒定律得 mv1+mv2=2mv
解之得 v=1m/s
说明题设不可能发生.
(2)损失的机械能:
△E=E原-E后=(mv12+
mv22)-
v2
解得:△E=9m;
答:(1)题设不可能发生;(2)损失的机械能为9m.
如图所示,固定在地面上的光滑圆弧面底端与车C的上表面平滑相接,在圆弧面上有一滑块A,其质量mA=2kg,在距车的水平面高h=1.25m处由静止下滑,车C的质量为mC=6kg.在车C的左端有一质量mB=2kg的滑块B,滑块B与A均可视作质点,滑块A与B碰撞后立即粘合在一起共同运动,最终没有从车C上滑落.已知滑块A、B与车C的动摩擦因数均为μ=0.5,车C与水平面间的摩擦忽略不计,取g=10m/s2.求:
(1)滑块A滑到圆弧面底端时的速度大小;
(2)滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度大小;
(3)车C的最短长度.
正确答案
解:(1)设滑块A滑到圆弧末端时的速度大小为v1,
由机械能守恒定律得:mAgh=mAv12-0,
代入数据解得:v1=5m/s;
(2)设A、B碰撞后瞬间的共同速度为v2,由于碰撞瞬间相互作用力巨大,
C给A和B的摩擦可以忽略,故A与B组成的系统动量守恒.以A的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:mAv1=(mA+mB)v2,
代入数据解得:v2=2.5m/s,
(3)设车C的最短长度为L,滑块A与B最终没有从车C上滑出,三者的最终速度相同,设其共同速度为v3.
以A的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:(mA+mB)v2=(mA+mB+mC)v3,
由能量守恒定律得:(mA+mB+mC)v32+μ(mA+mB)gL=
(mA+mB)v22,
代入数据解得:L=0.375m;
答:(1)滑块A滑到圆弧面底端时的速度大小5m/s;
(2)滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度大小2.5m/s;
(3)C车的最短长度为0.375m.
解析
解:(1)设滑块A滑到圆弧末端时的速度大小为v1,
由机械能守恒定律得:mAgh=mAv12-0,
代入数据解得:v1=5m/s;
(2)设A、B碰撞后瞬间的共同速度为v2,由于碰撞瞬间相互作用力巨大,
C给A和B的摩擦可以忽略,故A与B组成的系统动量守恒.以A的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:mAv1=(mA+mB)v2,
代入数据解得:v2=2.5m/s,
(3)设车C的最短长度为L,滑块A与B最终没有从车C上滑出,三者的最终速度相同,设其共同速度为v3.
以A的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:(mA+mB)v2=(mA+mB+mC)v3,
由能量守恒定律得:(mA+mB+mC)v32+μ(mA+mB)gL=
(mA+mB)v22,
代入数据解得:L=0.375m;
答:(1)滑块A滑到圆弧面底端时的速度大小5m/s;
(2)滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度大小2.5m/s;
(3)C车的最短长度为0.375m.
如图所示,距离为L的两块平行金属板A、B竖直固定在表面光滑的绝缘小车上,并与
车内电动势为U的电池两极项链,金属板B下开有小孔,整个装置质量为M,静止放
在光滑水平面上,一个质量为m带正电q的小球以初速度v0沿垂直于金属板的方向射
入小孔,若小球始终未与A板相碰,且小球不影响金属板间的电场,板外电场忽略不计.
(1)当小球在A、B板之间运动时,车和小车各做什么运动?加速度各是多少?
(2)假设小球经过小孔时系统电势能为零,则系统电势能的最大值是多少?从小球刚进入小孔,到系统电势能最大时,小车和小球相对于地面的位移各是多少?
正确答案
解:(1)小球以初速度v0沿垂直金属板的方向从B板底部小孔射入,且恰好不与A板相碰,说明小球与电容器板间电场间存在作用力,使小球做减速运动,小车做加速运动,小球做匀减速运动,,小车做匀加速运动,
(2)系统的电势能最大时,小球相对小车静止,设此时小车与小球的速度均为v,
由动量守恒得(m+M)v=mv0,即
则系统的最大电势能为
根据运动学公式得:
小球位移为
小车位移为
答:(1)小球做匀减速运动,,小车做匀加速运动,
(2)系统的最大电势能为,小车和小球相对于地面的位移各是
,
.
解析
解:(1)小球以初速度v0沿垂直金属板的方向从B板底部小孔射入,且恰好不与A板相碰,说明小球与电容器板间电场间存在作用力,使小球做减速运动,小车做加速运动,小球做匀减速运动,,小车做匀加速运动,
(2)系统的电势能最大时,小球相对小车静止,设此时小车与小球的速度均为v,
由动量守恒得(m+M)v=mv0,即
则系统的最大电势能为
根据运动学公式得:
小球位移为
小车位移为
答:(1)小球做匀减速运动,,小车做匀加速运动,
(2)系统的最大电势能为,小车和小球相对于地面的位移各是
,
.
如图,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的带有圆弧轨道的平板车,车的上表面是一段长L=1.5m的粗糙水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25m 的四分之一光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在O′点相切.现将一质量m=1.0kg的小物块(可视为质点)从平板车的右端以水平向左的初速度v0滑上平板车,小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5,小物块恰能到达圆弧轨道的最高点A.取g=10m/s2,求:
(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小.
(2)小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离.
正确答案
解:(1)平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒,设小物块到达圆弧最高点A时,二者的共同速度,
规定向左为正方向,由动量守恒得:mv0=(M+m)v1…①
由能量守恒得:m
-
(M+m)
=mgR+μmgL…②
联立①②并代入数据解得:v0=5m/s…③
(2)设小物块最终与车相对静止时,二者的共同速度v2,从小物块滑上平板车,到二者相对静止的过程中,规定向左为正方向,由动量守恒得:
mv0=(M+m)v2…④
设小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离为x.由能量守恒得:
m
-
(M+m)
=μmg(L+x)…⑤
联立③④⑤并代入数据解得:x=0.5m
答:(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小是5m/s.
(2)小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离是0.5m.
解析
解:(1)平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒,设小物块到达圆弧最高点A时,二者的共同速度,
规定向左为正方向,由动量守恒得:mv0=(M+m)v1…①
由能量守恒得:m
-
(M+m)
=mgR+μmgL…②
联立①②并代入数据解得:v0=5m/s…③
(2)设小物块最终与车相对静止时,二者的共同速度v2,从小物块滑上平板车,到二者相对静止的过程中,规定向左为正方向,由动量守恒得:
mv0=(M+m)v2…④
设小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离为x.由能量守恒得:
m
-
(M+m)
=μmg(L+x)…⑤
联立③④⑤并代入数据解得:x=0.5m
答:(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小是5m/s.
(2)小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离是0.5m.
一光滑水平地面上静止放着质量为m、半径为R的光滑圆弧轨道,质量也为m小球从轨道最左端的A点由静止滑下(AC为水平直径),重力加速度为g,下列正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、当小球滑到圆弧的最高点时,根据水平方向动量守恒得知,小球与圆弧的速度均为零,根据系统的机械能守恒得知,小球能滑到右端c.故A错误.
B、设小球通过最低点时小球与轨道的速度分别为v和V,由动量守恒和机械能守恒定律得
mgR=+
0=mv+mV
解得,v=.故B正确.
C、小球向右运动的过程中,轨道先向左加速,后向左减速,当小球到达c点时,速度为零.故C错误.
D、设小球滑到最低点时,轨道向左运动的距离为s,则小球相对于地水平位移大小为:R-s.取水平向右为正方向,
根据系统水平方向动量守恒得:m-m
=0
解得,s=
所以轨道做往复运动,离原先静止位置最大距离为2s=R.故D错误.
故选B
一轻质弹簧,两端连接两滑块A和B,已知mA=0.99kg,mB=3kg,放在光滑水平桌面上,开始时弹簧处于原长.现滑块A被水平飞来的质量为mc=10g,速度为400m/s的子弹击中,且没有穿出,如图所示,试求:
(1)子弹击中A的瞬间A和B的速度;
(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能;
(3)B可获得的最大动能.
正确答案
解:(1)子弹击中滑块A的过程,子弹与滑块A组成的系统动量守恒有:
mCv0=(mC+mA)vA
解得:vA=4m/s
子弹与A作用过程时间极短,B没有参与,速度仍为零,故:vb=0.
故子弹击中A的瞬间A和B的速度分别为:vA=4m/s,vb=0.
(2)对子弹、滑块A、B和弹簧组成的系统,A、B速度相等时弹性势能最大.
根据动量守恒定律和功能关系可得:
mCv0=(mC+mA+mB)v
由此解得:v=1m/s
根据功能关系可得:
=6J
故弹簧的最大弹性势能为6J.
(3)设B动能最大时的速度为vB′,A的速度为vA′,则
(mC+mA)vA=(mC+mA)vA′+mBvB′
当弹簧恢复原长时,B的动能最大,根据功能关系有:
解得:vB′=2m/s
B获得的最大动能:
答:(1)子弹击中A的瞬间A的速度为4m/s,B的速度为0;
(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能为6J;
(3)B可获得的最大动能为6J.
解析
解:(1)子弹击中滑块A的过程,子弹与滑块A组成的系统动量守恒有:
mCv0=(mC+mA)vA
解得:vA=4m/s
子弹与A作用过程时间极短,B没有参与,速度仍为零,故:vb=0.
故子弹击中A的瞬间A和B的速度分别为:vA=4m/s,vb=0.
(2)对子弹、滑块A、B和弹簧组成的系统,A、B速度相等时弹性势能最大.
根据动量守恒定律和功能关系可得:
mCv0=(mC+mA+mB)v
由此解得:v=1m/s
根据功能关系可得:
=6J
故弹簧的最大弹性势能为6J.
(3)设B动能最大时的速度为vB′,A的速度为vA′,则
(mC+mA)vA=(mC+mA)vA′+mBvB′
当弹簧恢复原长时,B的动能最大,根据功能关系有:
解得:vB′=2m/s
B获得的最大动能:
答:(1)子弹击中A的瞬间A的速度为4m/s,B的速度为0;
(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能为6J;
(3)B可获得的最大动能为6J.
如图,光滑轨道固定在竖直平面内,水平段紧贴地面,弯曲段的顶部切线水平、离地高为h;质量为m的小滑块B(B大小不计),静止在水平轨道上,一不可伸长的轻质细绳长为L=3.6m,一端悬与滑块B的正上方高为L处,另一端系质量为5m的小球A(A大小不计).现将小球拉直悬线与竖直位置成60°角的位置,由静止释放,小球到达最低点时与B的碰撞时间极短,且无能量损失.碰后小滑块B沿轨道向右运动,并从轨道顶部水平抛出.取g=10m/s2,不计空气阻力.求:
(1)小球A与小滑块B碰撞之前瞬间的速度;
(2)碰撞后小滑块B的速度;
(3)当h多高时,小滑块水平抛出的水平距离x最大,并求出这个最大值.
正确答案
解:(1)小球A向下摆动过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:
5mgL(1-cos60°)=•5mvA2,解得:vA=6m/s;
(2)A与B碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:5mvA=5mvA′+mvB,
由机械能守恒定律得:•5mvA2=
•5mvA′2+
mvB2,
解得:vB=10m/s;
(3)滑块B碰撞后滑到轨道顶端过程机械能守恒,
由机械能守恒定律得:mvB2=mgh+
mv02,
滑块离开轨道后做平抛运动,
水平方向:x=v0t,竖直方向:h=gt2,
整理得:x==
,
当h=2.5m时,B的水平位移最大,xmax=5m;
答:(1)小球A与小滑块B碰撞之前瞬间的速度为6m/s;
(2)碰撞后小滑块B的速度为10m/s;
(3)当h为2.5m时,小滑块水平抛出的水平距离x最大,这个最大值为5m.
解析
解:(1)小球A向下摆动过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:
5mgL(1-cos60°)=•5mvA2,解得:vA=6m/s;
(2)A与B碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:5mvA=5mvA′+mvB,
由机械能守恒定律得:•5mvA2=
•5mvA′2+
mvB2,
解得:vB=10m/s;
(3)滑块B碰撞后滑到轨道顶端过程机械能守恒,
由机械能守恒定律得:mvB2=mgh+
mv02,
滑块离开轨道后做平抛运动,
水平方向:x=v0t,竖直方向:h=gt2,
整理得:x==
,
当h=2.5m时,B的水平位移最大,xmax=5m;
答:(1)小球A与小滑块B碰撞之前瞬间的速度为6m/s;
(2)碰撞后小滑块B的速度为10m/s;
(3)当h为2.5m时,小滑块水平抛出的水平距离x最大,这个最大值为5m.
一辆列车总质量为M,在平直轨道上以v速度匀速行驶,突然后一节质量为m的车厢脱钩,假设列车所受的阻力与质量成正比,牵引力不变,当后一节车厢刚好静止时,前面列车的速度为______.
正确答案
解析
解:因整车匀速运动,故整体合外力为零; 由动量守恒,选列车的速度方向为正方向,可得:
Mv=(M-m)v′
解得前面列车的速度为:v′=
故答案为:.
如图所示,质量M=2kg的U型凹槽静止在光滑的水平面上,质量m=0.5kg的木块(可视为质点)从凹槽的中央以初速度v0=5m/s水平向右运动.已知木块与凹槽之间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10m/s2,凹槽内壁间距L=1m,木块与凹槽壁多次弹性碰撞后恰好回到凹槽的中央,并与凹槽相对静止.求整个过程中
(1)系统损失的机械能;
(2)木块与凹槽碰撞的次数.
正确答案
解:(1)设木块与凹槽的共同速度为v,由动量守恒定律
mv0=(M+m)v
系统损失的机械能为△E=mv02-
(M+m)v2
联立解得△E==5J
(2)因为△E=μmgS=μmgNL
所以N==5次
答:(1)系统损失的机械能为5J;
(2)木块与凹槽碰撞的次数为5次.
解析
解:(1)设木块与凹槽的共同速度为v,由动量守恒定律
mv0=(M+m)v
系统损失的机械能为△E=mv02-
(M+m)v2
联立解得△E==5J
(2)因为△E=μmgS=μmgNL
所以N==5次
答:(1)系统损失的机械能为5J;
(2)木块与凹槽碰撞的次数为5次.
如图所示,质量为2m的木板A静止在光滑的水平面上,其右端与固定挡板相距L,内壁光滑的弹射器利用压缩弹簧把质量为m的物块B(视为质点)水平向右弹射出去,B弹出时弹簧恰好为原长,弹出后B从A左端的上表面水平滑入木板A上,已知A足够长,弹射器弹簧储存的弹性势能为E,若A与挡板碰撞时,A、B恰好相对静止.重力加速度为g,不计空气阻力.求:A、B之间的动摩擦因数.
正确答案
解:对B弹出的过程,弹簧的弹力做功,弹性势能转化为B的动能,由动能定理得:E=
解得:v0=
B在A上运动的过程中,A与B组成的系统在水平方向满足动量守恒定律,规定向右为正方向,得:mv0=(2m+m)v
解得:v=
对A由动能定理得:μmgL=•2mv2
解得:μ=
答:A、B之间的动摩擦因数为μ=.
解析
解:对B弹出的过程,弹簧的弹力做功,弹性势能转化为B的动能,由动能定理得:E=
解得:v0=
B在A上运动的过程中,A与B组成的系统在水平方向满足动量守恒定律,规定向右为正方向,得:mv0=(2m+m)v
解得:v=
对A由动能定理得:μmgL=•2mv2
解得:μ=
答:A、B之间的动摩擦因数为μ=.
(2015秋•安徽校级月考)矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成,将其放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v水平射向滑块,若射击下层,子弹刚好不射出,若射击上层,则子弹刚好能射穿一半厚度,如图所示,则上述两种情况相比较,下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、设子弹的质量是m,初速度是v0,滑块的质量是M,选择子弹的初速度的方向为正方向,根据动量守恒知道最后物块获得的速度(最后物块和子弹的公共速度)v.则:
mv0=(m+M)v
所以:v=
可知两种情况下子弹的末速度是相同的.故A正确;
B、子弹嵌入下层或上层过程中,系统产生的热量都等于系统减少的动能,而子弹减少的动能一样多(子弹初末速度相等);物块能加的动能也一样多,则系统减少的动能一样,故系统产生的热量一样多.故B正确;
C、滑块的末速度是相等的,所以获得的动能是相同的,根据动能定理,物块动能的增量是子弹做功的结果,所以两次子弹对物块做的功一样多.故C正确;
D、子弹嵌入下层或上层过程中,系统产生的热量都等于系统减少的动能,即Q=f•s相对,由于两种情况相比较子弹能射穿的厚度不相等,即相对位移s相对不相等,所以两种情况下子弹和滑块间的水平作用力不一样大,故D错误.
本题选择错误的,故选:D
如图所示,在真空中一个光滑的绝缘的水平面上,有直径相同的两个金属球A、C.质量mA=0.01kg,mC=0.005kg.静止在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中的C球带正电,电量qC=1×10-2 C.在磁场外的不带电的A球以速度v0=20m/s进入磁场中与C球发生正碰后,C球对水平面压力恰好为零,设向右为正,则碰后A球的速度为( )
正确答案
解析
解:设A球初速度方向为正方向,设碰后A、C速度为vA和vC,由动量守恒得,
mAv0=mAvA+mCvC①
碰后,两球平均分配电荷,C球对水平面压力恰好为零,则有:
mCg=BqvC②
由①②代入数据得,vA=10m/s
故选A.
如图所示的“碰撞球”实验装置中,n个小球都用长为L的细线悬挂起来,处在同一水平高度且并排在一条直线上,相邻两球的间隙很小.已知各小球间的质量关系为m1:m2:m3:…:mn=1:(
):(
)2:…:(
)n-1,各小球间的碰撞无机械能损失,重力加速度为g,初始时,将左边的小球1向左拉离60°角后由静止释放.试求:
(1)小球1碰撞小球2之前的速度v1的大小;
(2)在1、2两球碰撞后的瞬间,小球2的速度v2的大小;
(3)若在相邻两个小球都完成一次碰撞后,小球n可在竖直面内做圆周运动并能通过其正上方的最高点,n的取值至少为多大?
正确答案
解:(1)小球1碰前过程,只有重力做功,根据动能定理,有:
m1g(L-Lcos60°)=
解得:
v1=
(2)对1、2两球的碰撞过程:
m1v1=m1v1′+m2v2
解得:
v2=
(3)与1、2两球的碰撞同理,第n球被n-1球碰后:
即:=
又,在n恰过最高点时:
mng=mn
故
第n球在碰后至最高点的过程中:
解得:
结合前面vn的要求,因为:()1
<
<(
)2
,故n的取值至少为3.
答:(1)小球1碰撞小球2之前的速度v1的大小为;
(2)在1、2两球碰撞后的瞬间,小球2的速度v2的大小为;
(3)若在相邻两个小球都完成一次碰撞后,小球n可在竖直面内做圆周运动并能通过其正上方的最高点,n的取值至少为3.
解析
解:(1)小球1碰前过程,只有重力做功,根据动能定理,有:
m1g(L-Lcos60°)=
解得:
v1=
(2)对1、2两球的碰撞过程:
m1v1=m1v1′+m2v2
解得:
v2=
(3)与1、2两球的碰撞同理,第n球被n-1球碰后:
即:=
又,在n恰过最高点时:
mng=mn
故
第n球在碰后至最高点的过程中:
解得:
结合前面vn的要求,因为:()1
<
<(
)2
,故n的取值至少为3.
答:(1)小球1碰撞小球2之前的速度v1的大小为;
(2)在1、2两球碰撞后的瞬间,小球2的速度v2的大小为;
(3)若在相邻两个小球都完成一次碰撞后,小球n可在竖直面内做圆周运动并能通过其正上方的最高点,n的取值至少为3.
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