- 弹性碰撞和非弹性碰撞
- 共325题
如图所示,坡道顶端距水平面高度为h,质量为m1的小物块A从坡道顶端由静止滑下,进入水平面上的滑道时无机械能损失,为使A制动,将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上,一端与质量为m2档的板B相连,弹簧处于原长时,B恰位于滑道的末端O点。A与B撞时间极短,碰后结合在一起共同压缩弹簧,已知在OM段A、B 与水平面间的动摩擦因数均为μ,其余各处的摩擦不计,重力加速度为g,求
(1)物块A在与挡板B碰撞前瞬间速度v的大小;
(2)弹簧最大压缩量为d时的弹性势能Ep(设弹簧处于原长时弹性势能为零)。
正确答案
解:(1)由机械能守恒定律,有 ①
②
(2)A、B在碰撞过程中内力远大于外力,由动量守恒,有 ③
A、B克服摩擦力所做的功 ④
由能量守恒定律,有 ⑤
解得 ⑥
如图所示,在同一竖直面上,质量为2m的小球A静止在光滑斜面的底部,斜面高度为H=2L。小球受到弹簧的弹性力作用后,沿斜面向上运动。离开斜面后,达到最高点时与静止悬挂在此处的小球B发生弹性碰撞,碰撞后球B刚好能摆到与悬点O同一高度,球A沿水平方向抛射落在水平面C上的P点,O点的投影O'与P的距离为L/2。已知球B质量为m,悬绳长L,视两球为质点,重力加速度为g,不计空气阻力,求:
(1)球B在两球碰撞后一瞬间的速度大小;
(2)球A在两球碰撞前一瞬间的速度大小;
(3)弹簧的弹性力对球A所做的功。
正确答案
解:(1)碰撞后,根据机械能守恒定律,对B球有:
解得:
(2)A、B球碰撞有:
解得:,
(3)碰后A球做平抛运动,设平抛高度为y,有:
,
解得:y=L
对A球应用动能定理得:
解得:
如图所示,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到水平面的距离为h,物块B质量是小球的5倍,置于粗糙的水平面上且位于O点正下方,物块与水平面间的动摩擦因数为μ。现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时到水平面的距离为h/16。小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,求物块在水平面上滑行的时间t。
正确答案
解:设小球的质量为m,运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v1,取小球运动到最低点重力势能为零,根据机械能守恒定律,有 ①
得
设碰撞后小球反弹的速度大小为v1',同理有 ②
得
设碰后物块的速度大小为v2,取水平向右为正方向,根据动量守恒定律,有mv1=-mv1'+5mv2 ③
得 ④
物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小F=5μmg ⑤
设物块在水平面上滑行的时间为t,根据动量定理,有-Ft=0-5mv2 ⑥
得 ⑦
如图所示,固定在地面上的光滑圆弧面与车C的上表面平滑相接,在圆弧面上有一个滑块A,其质量为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的左端有一个质量mB=2kg的滑块B,滑块A与B均可看作质点,滑块A与B碰撞后粘合一起共同运动,最终没有从车C上滑出,已知滑块A和B与车C的动摩擦因数均为,车C与水平地面的摩擦忽略不计。取g= 10m/s2。求:
(1)滑块A滑到圆弧面末端时的速度大小;
(2)滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度的大小;
(3)车C的最短长度。
正确答案
解:(1)设滑块A滑到圆弧未端时的速度大小为v1,由机械能守恒定律有
①
代入数据解得②
(2)设A、B碰后瞬间的共同速度为v2,滑块A与B碰撞瞬间与车C无关,滑块A与B组成的系统动量守恒
③
代入数据解得④
(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,三者最终速度相同设为v3根据动量守恒定律有⑤
根据能量守恒定律有⑥
联立⑤⑥式代入数据解得m⑦
如图所示,内壁光滑半径为R的圆形轨道,固定在竖直平面内,质量为m1的小球静止在轨道最低点,另一质量为m2的小球(两个小球均可视为质点)从内壁上与圆心O等高的位置由静止释放,运动到最低点时与m1发生碰撞并粘在一起.求:
(1)小球m2刚要与m1发生碰撞时的速度大小;
(2)碰撞后,m1、m2沿内壁运动所能达到的最大高度(相对碰撞点)。
正确答案
解:(1)设小球m2刚要与m1发生碰撞时的速度大小为v0,由机械能守恒定律,得
①
解得②
(2)设两球碰撞后,m1、m2两球粘在一起的速度为v,由动量守恒定律,得
m2v0=(m1+m2)v ③
设两球碰撞后上升的最大高度为h,由机械能守恒定律,得
④
由②③④三式解得
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