一水平放置的圆环形刚性窄槽固定在桌面上,槽内嵌着三个大小相同的刚性小球,它们的质量分别为m1、m2、m3,且m2=m3=2m1.小球与槽的两壁刚好接触且不计所有摩擦。起初三个小球

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

一水平放置的圆环形刚性窄槽固定在桌面上,槽内嵌着三个大小相同的刚性小球,它们的质量分别为m1、m2、m3,且m2=m3= 2m1.小球与槽的两壁刚好接触且不计所有摩擦。起初三个小球处于如图- 25所示的等间距的I、II、III三个位置,m2、m3静止,m1以初速度沿槽运动,R为圆环内半径与小球半径之和。已知m1以v0与静止的m2碰撞之后,m2的速度大小为2v0/3;m2与m3碰撞之后二者交换速度;m3与m1之间的碰撞为弹性碰撞:求此系统的运动周期T.

◎ 答案

经过相碰,------------------------①          (1分)
碰撞之后两球的速度分别为在碰撞过程中由动量守恒定律得:
-------------------------------------------------------②         (2分)
,求得  ,
方向与碰前速度方向相反.               (1分)
经过相碰,------------------------------------③         (1分)
碰撞之后两球的速度分别为,因在碰撞后交换速度
所以 ,                                       (1分)
由碰后速度关系知,碰撞的位置在Ⅰ位置,设经过相碰,
-------------------------------------------⑦    (1分)
碰撞后的速度分别为 ,
由动量守恒和机械能守恒定律可得:
-------------------------------------⑧          (2分)
---------------------⑨          (2分)
联立⑤,⑥得:
(舍)                                     (2分)
碰后经回到Ⅱ位置,--------------------------------⑩         (1分)
至此,三个小球相对于原位置分别改变了1200
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