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题型:简答题
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简答题

如图所示,一个物块A(可看成质点)放在足够长的平板小车B的右端,A、B一起以v0的水平初速度沿光滑水平面向左滑行。左边有一固定的竖直墙壁,小车B与墙壁相碰,碰撞时间极短,且碰撞前、后无能量损失。已知物块A与小车B的水平上表面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。

(1)若A、B的质量比为k,且k=1,求物块A在小车B上发生相对运动的过程中物块A对小车的位移大小;

(2)若A、B的质量比为k,且k=2,为保证物块A在小车B上不掉下,求小车的最小长度;

(3)若A、B的质量比为k,求物块A在小车B上发生相对运动的时间。

正确答案

(1)

(2)

(3)当k<1时,;当k>=1时,

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简答题

如图所示,竖直放置的圆弧轨道和水平轨道两部分相连。水平轨道的右侧有一质量为2m的滑块C与轻质弹簧的一端相连,弹簧的另一端固定在竖直的墙M上,弹簧处于原长时,滑块C静止在P点处;在水平轨道上方O处,用长为L的细线悬挂一质量为m的小球B,B球恰好与水平轨道相切,并可绕O点在竖直平面内摆动,质量为m的滑块A由圆弧轨道上静止释放,进入水平轨道与小球B发生弹性碰撞。P点左方的轨道光滑、右方粗糙,滑块A、C与PM段的动摩擦因数均为μ=0.5,A、B、C均可视为质点,重力加速度为g。则:

(1)求滑块A从2L高度处由静止开始下滑,与B碰后瞬间B的速度;

(2)若滑块A能以与球B碰前瞬间相同的速度与滑块C相碰,A至少要从距水平轨道多高的地方开始释放?

(3)在(2)中算出的最小值高度处由静止释放A,经一段时间A与C相碰,设碰撞时间极短,碰后一起压缩弹簧,弹簧最大压缩量为,求弹簧的最大弹性势能。

正确答案

解:(1)对A,由机械能守恒得

解得

A与B碰:mv0=mvA+mvB

解得

(2)要使滑块A能以与B碰前瞬间相同的速度与C碰撞,必须使小球B受A撞击后在竖直平面内完成一个完整的圆周运动后从左方撞击A,使A继续向右运动

设A从距水平面高为h的地方释放,与B碰前的速度为v0

对A,由机械能守恒得:

设小球B通过最高点的速度为vB,则它通过最高点的条件是:

小球B从最低点到最高点的过程机械能守恒:

解得

(3)从这个高度下滑的A与C碰撞前瞬间速度:v0

设A与C碰后瞬间的共同速度为v,由动量守恒:mv0=(m+2m)v

A、C一起压缩弹簧,由能量守恒定律,有:

解得

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如图所示,质量为m的由绝缘材料制成的球与质量为M=19m的金属球并排悬挂。现将绝缘球拉至与竖直方向成θ=60°的位置自由释放,下摆后在最低点与金属球发生弹性碰撞。在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场。已知由于磁场的阻尼作用,金属球将于再次碰撞前停在最低点处。求经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于45°。

正确答案

解:设小球m的摆线长度为l,小球m在下落过程中与M相碰之前满足机械能守恒:

m和M碰撞过程满足:

联立②③得:

说明小球被反弹,而后小球又以反弹速度和小球M发生碰撞,满足:

 ⑤

 ⑥

解得:

整理得:

所以:

而偏离方向为45°的临界速度满足:

联立①⑨⑩代入数据解得,当n=2时,

当n=3时,

所以最多碰撞3次

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简答题

如图所示,足够长的绝缘光滑水平面上分别固定着大小、形状完全相同的两个物体A、B,相距L=0.2 m,它们的质量mA=mB=0.2kg,其中A物体带正电,电量q=2×10-8C,B物体不带电。水平面上方存在水平向右的匀强电场,场强E=2.5×107N/C,在t=0时刻同时撤去固定两物体的外力后,A物体将沿水平面向右运动,并与B物体发生连续碰撞(碰撞时间极短),两物体碰撞时A物体电量不发生变化,并且每次碰撞时两物体速度均发生相互交换(g取10m/s2)。求:

(1)从A开始运动到两物体第一次相碰经历的时间;

(2)第二次碰撞时,A物体对B物体做的功;

(3)从开始至第n次碰撞时B物体通过的路程。

正确答案

解:(1)由题意知,撤去固定A、B的外力后,物体B恰好静止于水平面上,物体A将沿水平面向右做匀速直线运动

以A物体做为研究对象,由牛顿第二定律得

解得

由运动学公式得,从A开始运动到第一次碰撞用时

(2)A与B第一次碰撞前的速度

由于AB碰撞后交换速度,故AB第一次碰后瞬时,B的速率

两物体相碰后,A物体的速度变为零,以后再做匀加速运动,而B物体将以的速度做匀速直线运动

设再经t2时间相碰,则有

解得

由题意知

对B物体由动能定理得

(3)从第2次碰撞开始,每次A物体运动到与B物体碰撞时,速度增加量均为,由于碰后速度交换,因而碰后B物体的速度为:

第一次碰后:

第二次碰后:

第三次碰后:

第n次碰后:

每段时间内,B物体都做匀速直线运动,则第n次碰前所运动的距离为

 

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简答题

如图所示,质量均为m的A、B两个弹性小球,用长为2l的不可伸长的轻绳连接。现把A、B两球置于距地面高H处(H足够大),间距为l。当A球自由下落的同时,B球以速度V0指向A 球水平抛出。求:

(1)两球从开始运动到相碰,A球下落的高度。

(2)A、B两球碰撞(碰撞时无机械能损失)后,各自速度的水平分量。

(3)轻绳拉直过程中,B球受到绳子拉力的冲量大小。

正确答案

解:(1)设A球下落的高度为h

 ①

 ②

联立①②得

(2)由水平方向动量守恒得

由机械能守恒得

式中

联立④⑤得

(3)由水平方向动量守恒得

下一知识点 : 对心碰撞和非对心碰撞、散射
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