题目内容

如图所示,质量为m的由绝缘材料制成的球与质量为M=19m的金属球并排悬挂。现将绝缘球拉至与竖直方向成θ=600的位置自由释放,下摆后在最低点与金属球发生弹性碰撞。在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场。已知由于磁场的阻尼作用,金属球将于再次碰撞前停在最低点处。求经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于450

最多碰撞3次


解析:

设:小球m的摆线长度为l

小球m在下落过程中与M相碰之前满足机械能守恒:  ①

m和M碰撞过程满足:    ②

   ③

联立 ②③得:   ④

说明小球被反弹,而后小球又以反弹速度和小球M发生碰撞,满足:

    ⑤

   ⑥

解得:   ⑦

整理得: ⑧

所以:  ⑨

而偏离方向为450的临界速度满足:  ⑩

联立① ⑨ ⑩代入数据解得,当n=2时,

当n=3时,

所以,最多碰撞3次

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