如图所示,固定点O上系一长L=0.6m的细绳,细绳的下端系一质量m=1.0kg的小球(可视为质点),原来处于静止状态,球与平台的B点接触但对平台无压力,平台高h=0.80m,一质量M=

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,固定点O上系一长L=0.6m的细绳,细绳的下端系一质量m=1.0kg的小球(可视为质点),原来处于静止状态,球与平台的B点接触但对平台无压力,平台高h=0.80m,一质量M=2.0kg的物块开始静止在平台上的P点,现对M施予一水平向右的初速度V0,物块M沿粗糙平台自左向右运动到平台边缘B处与小球m发生正碰,碰后小球m在绳的约束下做圆周运动,经最高点A时,绳上的拉力恰好等于摆球的重力,而M落在水平地面上的C点,其水平位移S=1.2m,不计空气阻力,g=10m/s2,求:
(1)质量为M物块落地时速度大小?
(2)若平台表面与物块间动摩擦因数μ=0.5,物块M与小球的初始距离为S1=1.3m,物块M在P处的初速度大小为多少?

◎ 答案

(1)碰后物块M做平抛运动,设其 平抛运动的初速度为V3
h=
1
2
gt2
…①
S=V3t …②
得:V3=S

g
2h
=3.0 m/s …③
落地时的竖直速度为:Vy=

2gh
=4.0 m/s …④
所以物块落地时的速度大小:V=

V32+Vy2
=5.0 m/s …⑤
(2)物块与小球在B处碰撞,设碰撞前物块的速度为V1,碰撞后小球的速度为V2,由动量守恒定律:
MV1=mV2+MV3 …⑥
碰后小球从B处运动到最高点A过程中机械能守恒,设小球在A点的速度为VA
1
2
mV22=
1
2
mVA2+2mgL
…⑦
小球在最高点时依题给条件有:2mg=m
VA2
L
…⑧
由⑦⑧解得:V2=6.0 m/s …⑨
由③⑥⑨得:V1=
mV2+MV3
M
=6.0m/s…⑩
物块M从P运动到B处过程中,由动能定理:
-μMgS1=
1
2
MV12-
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