如图所示,半径为R的14的光滑圆弧轨道竖直放置,底端与光滑的水平轨道相接,质量为m2的小球B静止光滑水平轨道上,其左侧连接了一轻质弹簧,质量为m1的小球A自圆弧轨道的顶端

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量守恒定律/2022-11-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,半径为R的
1
4
的光滑圆弧轨道竖直放置,底端与光滑的水平轨道相接,质量为m2的小球B静止光滑水平轨道上,其左侧连接了一轻质弹簧,质量为m1的小球A自圆弧轨道的顶端由静止释放,重力加速度为g,试求:
(1)小球A撞击轻质弹簧的过程中,弹簧的最大弹性势能为多少?
(2)要使小球A与小球B能发生二次碰撞,m1与m2应满足什么关系?
魔方格

◎ 答案

(1)设A球到达圆弧底端时的速度为v0
根据机械能守恒定律有:mgR=
1
2
m
v20
   ①,
当A、B两球速度相同时,弹簧的弹性势能最大,设共同速度为v
根据动量守恒定律有:m1v0=(m1+m2)v  ②,
根据机械能守恒定律有:EPm=
1
2
m1
v20
-
1
2
(m1+m2)v2
  ③,
联立①②③解得:EPm=
m1m2
m1+m2
gR
,④
(2)设A、B碰撞后的速度分别为v1和v2
根据动量守恒定律有:m1v0=m1v1+m2v2 ⑤,
根据机械能守恒定律有:
1
2
m1
v20
=
1
2
m1
v21
+
1
2
m2
v22
   ⑥,
联立⑤⑥解得:v1=
m1-m2
m1+m2
v0
v2=
2m1
m1+m2
v0

要使A、B两球能发生二次碰撞,必须满足|v1|>v2 ⑨,
则有:-
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