如图所示,质量均为m大小相同的小球A、B(都可视为质点)静止在光滑水平面内的x轴上,它们的位置坐标分别为x=0和x=l.现沿x轴方向加一个力场,该力场只对小球A产生沿x轴正方向大

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,质量均为m大小相同的小球A、B(都可视为质点)静止在光滑水平面内的x轴上,它们的位置坐标分别为x=0和x=l.现沿x轴方向加一个力场,该力场只对小球A产生沿x轴正方向大小为F的恒力,以后两小球发生正碰过程时间很短,不计它们碰撞过程的动能损失.

魔方格

(1)小球A、B在第一次碰撞后的速度大小各是多少?
(2)如果该力场的空间范围是0≤x≤L(L>l),求满足下列条件的L值
①小球A、B刚好能够发生两次碰撞;
②小球A、B刚好能够发生n次碰撞.

◎ 答案

(1)A第一次碰前速度设为v0
动能定理:Fl=
1
2
m
v20
-0

A与B碰撞,动量守恒,
mv0=mvA+mvB
根据题意,总能量不损失,
1
2
mv02=
1
2
mvA 2+
1
2
mvB 2

联立解得vA=0,vB=v0=

2Fl
m

(2)①对质点A:
第一次碰前:v0=at0
l=
1
2
at02

第一次碰后到第二次碰前过程:
第二次碰前速度 vA1=at1
sA1=
1
2
at12

对质点B:
第一次碰后到第二次碰前过程:sB1=v0t1
由于sA1=sB2
解得:t1=2t0,vA1=2v0,sA1=sB1=4l
则要使质点A、B刚好能够发生两次碰撞,L=l+4l=5l
②质点A、B第二次碰前速度分别为2v0、v0,碰后速度分别设为v″A和v″B
动量守恒:m?2v0+mv0=mv″A+mv″B
能量关系:
1
2
m(2v0)2+
1
2
m
v20
=
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