宇航员在某一星球上以速度V0竖直向上抛出一小球,经过时间t,小球又落到原抛出点,然后他用一根长为l的细绳把一个质量为m的小球悬挂在O点,使小球处于静止状态.如图所示,在

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量定理/2022-11-15 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

宇航员在某一星球上以速度V0竖直向上抛出一小球,经过时间t,小球又落到原抛出点,然后他用一根长为l的细绳把一个质量为m的小球悬挂在O点,使小球处于静止状态.如图所示,在最低点给小球一个水平向右的冲量I,使小球能在竖直平面内运动,若小球在运动的过程中始终对细绳有力的作用,则冲量I满足什么条件?
魔方格

◎ 答案

设星球表面附近的重力加速度为g,由竖直上抛运动公式:t=
2v0
g
g=
2v0
t

当小球摆到与悬点等高处时,细绳刚好松弛,小球对细绳无力作用,则小球在最低点有最大速度,由机械能守恒定律得:mgl=
1
2
mv12
.由动量定理得:I1=mv1=m

v0l
t

当小球做完整的圆周运动时,设最高点的最小速度为v′,由mg=m
v′2
l
,解得v′=

gl

若经过最高点细绳刚好松弛,小球对细绳无力作用,则小球在最低点的最小速度为v2
则由机械能守恒定律得:
1
2
mv22=2mgl+
1
2
mv′2

动量定理有:
I2=mv2
解得:I2=m

10v0l
t

所以冲量I满足I>m
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10v0l
t
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