在光滑的水平面上沿直线按不同的间距依次排列着质量均为m的滑块,1、2、3、…(n-1)、n,滑块P的质量也为m.P从静止开始在大小为F的水平恒力作用下向右运动,经时间T与滑块1碰撞

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 101 阅读 [打印]
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◎ 题目

在光滑的水平面上沿直线按不同的间距依次排列着质量均为m的滑块,1、2、3、…(n-1)、n,滑块P的质量也为m.P从静止开始在大小为F的水平恒力作用下向右运动,经时间T与滑块1碰撞,碰撞后滑块便粘连在一起.以后每经过时间T就与下一滑块碰撞一次,每次碰撞后均粘连在一起,每次碰撞时间极短,每个物块都可简化为质点.求

魔方格

(1)第一次碰撞后瞬间的速度及第一次碰撞过程中产生的内能;
(2)发生第n次碰撞后瞬间的速度vn为多大;
(3)第n-1个滑块与第n个滑块间的距离sn-1

◎ 答案

(1)设第一次碰撞前瞬间P的速度为u1,根据动量定理得:FT=mu1   
得撞前瞬间的速度u1=
FT
m

因碰撞时间极短,第一次碰撞后瞬间的速度为V1,根据动量守恒得:mu1=2mV1
得碰后瞬间速度V1=
FT
2m
 
第一次碰撞过程中产生的内能:△E=
1
2
mu12-
1
2
2mV12
=
F2T2
4m

(2)因每次碰撞时间极短,对从开始到发生第n次碰撞后瞬间应用动量定理:
F?nT=(n+1)mVn   
解得:Vn=
nFT
(n+1)m

(3)同理可以求出第(n-1)次碰后的速度Vn-1=
(n-1)FT
nm

对第n次碰撞前全过程应用动量定理
     FnT=nmun  
得到:un=
FT
m
  (与n无关)
对n-1到n之间应用动能定理:
   FSn-1=
1
2
nmun2-
1
2
nm
v2n-1

代入化简得:Sn-1=
(2n-1)FT2
2nm

答:
(1)第一次碰撞后瞬间的速度为度V1=
FT
2m
,第一次碰撞过程中产生的内能为
F2T2
4m

(2)发生第n次碰撞后瞬间的速度vn
nFT
(n+1)m

(3)第n-1个滑块与第n个滑块间的距离sn-1=
(2n-1)F 闂佺儵鍓濈敮鎺楀箠鎼达絿鍗氶柤鍝ユ暩閻熷綊鏌涢…鎴濇灈闁绘帗妞介獮鏍偓娑櫱滄禒锔剧磼濡も偓閹虫ê鐣烽敓鐘插嵆婵ê宕弸鐘绘⒑鐠団€崇伈闁瑰嚖鎷� 婵犳鍣徊鐣屾崲閹版澘桅濠㈣泛顑戠槐锝夋煕閳╁喚娈旂紒鎻掓健閺屾盯骞掑┑鍡曞枈闂佽桨绀侀敃銉メ缚婵犳艾鐐婂瀣捣椤︻噣姊洪崨濠庢畷婵炲弶鐗曢悾鐑芥偄缁嬫鍤ゅ┑鈽嗗灥椤曆囧礉閺囩伝鐟扳堪鎼粹€茬暗缂備焦顨呴ˇ闈涚暦閹达附鏅搁柨鐕傛嫹
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