题目内容
下面是一个物理演示实验,它显示:图2中自由下落的物体A和B经反弹后,B能上升到比初始位置高得多的地方.A是某种材料做成的实心球,质量m1="0.28" kg,在其顶部的凹坑中插着质量m2="0.10" kg的木棍B.B只是松松地插在凹坑中,其下端与坑底之间有小空隙.将此装置从A下端离地板的高度H="1.25" m处由静止释放.实验中,A触地后在极短的时间内反弹,且其速度大小不变;接着木棍B脱离A开始上升,而球A恰好停留在地板上.求木棍B上升的高度,重力加速度g取10 m/s2.?
4.05 m?
试题中的演示实验经历了三个过程:首先是木棍与实心球一起做自由落体运动,然后实心球与地碰撞,返回后实心球再与木棍作用.与木棍作用是因为实心球与地碰撞后以原速率返回的这一瞬间,B仍保持原速率向下运动,坑内的气体便被压缩,压强迅速增大,B的动量被迅速改变,于是便向相反的方向运动.
根据题意,A碰地板后,反弹速度的大小等于它下落到地面时速度的大小,即![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241208459981266.gif)
A刚反弹后,速度向上,立刻与下落的B碰撞,碰前B的速度v2=v1.由题意,碰后A速度为0,以v2′表示B上升的速度,根据动量守恒:
m1v1-m2v2=m2v2′.令h表示B上升的高度,有![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241208460291326.gif)
由以上各式并代入数据得木棍B上升的高度为:
h="4.05" m.
根据题意,A碰地板后,反弹速度的大小等于它下落到地面时速度的大小,即
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241208459981266.gif)
A刚反弹后,速度向上,立刻与下落的B碰撞,碰前B的速度v2=v1.由题意,碰后A速度为0,以v2′表示B上升的速度,根据动量守恒:
m1v1-m2v2=m2v2′.令h表示B上升的高度,有
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241208460291326.gif)
由以上各式并代入数据得木棍B上升的高度为:
h="4.05" m.
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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