题目内容

【题目】冰壶比赛场地如图,运动员在投掷线MN处放手让冰壶滑出,为了使冰壶滑行的更远,运动员可用毛刷擦冰壶滑行前方的冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小到原来的一半,一次比赛中,甲队要将乙队停在营垒(半径为1.83m)中心O的冰壶A(可看作质点)击出营垒区,甲队将冰壶B(与A质量相同)以某一初速度掷出后,若不擦冰,冰壶B与A发生正碰(无机械能损失)后,A将停在距O点1m处,冰壶B掷出后,通过下列擦冰方式不能将A击出营垒区的是(  )

A.在冰壶B滑行5m后,在其滑行前方擦冰1.7m
B.在冰壶B与A正碰后,立即紧贴A在其滑行前方擦冰1.7m
C.先在冰壶B前方擦冰1m,正碰后,再从距O点1m处开始在A前方擦冰0.7m
D.先在冰壶B前方擦冰0.8m.正碰后,再从距O点1m处开始在A前方擦冰0.9m

【答案】D
【解析】解:A、碰撞前后动量守恒,由于两壶质量相等,碰后交换速度.由于A壶碰撞后经1m的位移停下,则碰撞后A壶的速度v= 而碰撞前B壶的速度同样也为v= ,对B壶根据动能定理: ,代入解得:v0= .要将A壶击出垒区,则A壶碰撞后的最小即B壶碰撞前的最小速度vmin= .若让B壶滑行5m后擦冰1.7m,则B壶碰撞前的速度为vB= = >vmin,所以能将A壶击出垒区,A不符合题意.

B、碰撞后,由能量守恒有: ,在A壶前擦冰1.7m后,则A碰撞后的运动距离xA=1.85m>R,所以能运动到营垒区外,B不符合题意.

C、对B壶,由能量守恒有: ,碰撞后交换速度,对A壶: . +μmgx 联立解得:x=0.15m,此时A碰撞后运动的距离为1m+0.7m+0.15m=1.85m>1.83m,所以A壶已经到营垒外,C不符合题意.

D、对B壶,由能量守恒有: . ,碰后交换速度,对A壶: ,联立解得:x=0.8m,A壶运动的距离为1m+0.8m<1.83m,所以不能到营垒外,D符合题意.

所以答案是:D

【考点精析】掌握动量守恒定律和能量守恒定律是解答本题的根本,需要知道动量守恒定律成立的条件:系统不受外力或系统所受外力的合力为零;系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多;系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变;能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移过程中,能量的总量保持不变.

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