如图所示,固定在水平地面上的横截面为“”形的光滑长直导轨槽,槽我向上(图为俯视图,图中两组平行双直线表示“”形槽的两侧壁).槽内放置六个滑块,滑块的手半部是半径为R的半圆

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,固定在水平地面上的横截面为“”形的光滑长直导轨槽,槽我向上(图为俯视图,图中两组平行双直线表示“”形槽的两侧壁).槽内放置六个滑块,滑块的手半部是半径为R的半圆柱形光滑凹槽,滑块的宽度为2R,恰与“”形槽的两内侧壁的间距相等,滑块可在槽内沿槽壁自由滑动.现有六金属小球(可视为质点)以水平初速度Vj沿槽的六侧壁冲向滑块,从滑块的半圆形槽我边缘进入滑块凹槽.已知金属小球的质量为m,滑块的质量为3m,整个运动过程中无机械能损失.求:
(1)当金属小球滑离滑块时,金属小球和滑块的速度各是多大;
(2)当金属小球经过滑块上的半圆柱形槽的最右端A点时,金属小球的对地速率.

◎ 答案

(1)小球与滑块相互作用过程中,沿水平方向动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律2:
m他0=m他1+3m他2
由机械能守恒定律2:
1
2
m他02=
1
2
m他12+
1
2
?3m他22
联立解2:他1=-
1
2
0,方向水平向左,他2=
1
2
0,方向水平向右;
(2)当金属小球通过A点时,沿导轨方向金属小球与金属滑块具有共同速度他,沿A点切线方向的速度为他′,在水平方向,由动量守恒定律2:
m他0=(m+3m)他,
由机械能守恒定律2:
1
2
m他02=
1
2
?3m他2+
1
2
m他′2
联立解2:他=
1
4
0,他′=

13
4
0
答:(1)当金属小球滑离木质滑块时,金属小球和木质滑块的速度分别是:
1
2
0,方向水平向左,
1
2
0,方向水平向右;
(2)当金属小球经过木质滑块上的半圆柱形槽的最右端A点时,金属小球的对地速度为

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