如图,小球a、b质量均为m,b球用长h的细绳(承受最大拉力为2.8mg)悬挂于水平轨道BC(距地高0.5h)的出口C处.a球从距BC高h的A处由静止释放后,沿ABC光滑轨道滑下,在C处与b球正

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,小球a、b质量均为m,b球用长h的细绳(承受最大拉力为2.8mg)悬挂于水平轨道BC(距地高0.5h)的出口C处.a球从距BC高h的A处由静止释放后,沿ABC光滑轨道滑下,在C处与b球正碰并与b粘在一起.试问:
(1)a与b球碰前瞬间的速度大小?
(2)a、b两球碰后,细绳是否会断裂?
(3)若细绳断裂,小球在DE水平地面上的落点距C的水平距离是多少?若细绳不断裂,小球最高将摆多高?

◎ 答案

(1)设a球经C点时速度为vC,则由机械能守恒定律得
mgh=
1
2
m
v2C

解得vC=

2gh
,即a与b球碰前的速度为

2gh

(2)设b球碰后的速度为v,由动量守恒定律得
mvC=(m+m)v
v=
1
2
vC=
1
2

2gh

小球被细绳悬挂绕O摆动时,若细绳拉力为T,则由牛顿第二定律有
T-2mg=2m
v2
h

解得T=3mg,则有T>2.8mg,细绳会断裂,小球做平抛运动.
(3)设平抛的时间为t,则依据平抛运动的规律得
0.5h=
1
2
gt2

t=

h
g

故落点距C的水平距离为S=vt=
1
2

2gh
×

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