题目内容
【题目】如图所示,在光滑的水平桌面上有一长为L=2 m的木板C,它的两端各有一块挡板,C的质量为mC=5 kg,在C的中央并排放着两个可视为质点的滑块A与B,其质量分别为mA=1 kg、mB=4 kg,开始时A、B、C均处于静止状态,并且A、B间夹有少许炸药,炸药爆炸使得A以vA=6 m/s的速度水平向左运动,不计一切摩擦,两滑块中任意一块与挡板碰撞后就与挡板合成一体,爆炸与碰撞时间不计,求:
(1)当两滑块都与挡板碰撞后,板C的速度多大?
(2)从爆炸开始到两个滑块都与挡板碰撞为止,板C的位移多大?方向如何?
【答案】(1)v=0(2)0.3 m,方向向左
【解析】
试题分析:(1)整个过程A、B、C系统动量守恒,有:0=(mA+mB+mC)v,所以v=0.
(2)炸药爆炸,A、B获得的速度大小分别为vA、vB.以向左为正方向,有:
,解得:vB=1.5 m/s,方向向右
然后A向左运动,与挡板相撞并合成一体,共同速度大小为vAC,由动量守恒,有:mAvA=(mA+mC)vAC,解得:vAC=1 m/s
此过程持续的时间为:t1==s
此后,设经过t2时间B与挡板相撞并合成一体,则有:L/2=vACt2+vB(t1+t2),
解得:t2=0.3 s
所以,板C的总位移为:xC=vACt2=0.3 m,方向向左.
【题目】利用竖直上抛小球的频闪照片也能验证机械能守恒定律.频闪仪每隔0.05 s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取10.0 m/s2,小球质量m=0.2 kg,结果保留三位有效数字):
时刻 | t5 | t4 | t3 | t2 |
速度(m/s) | 3.84 | 4.32 | 4.80 |
(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v2=________m/s.
(2)从t2到t5过程中,小球重力势能增量为ΔEp ,动能减少量为ΔEk ,其中ΔEp=_______J。
(3)在误差允许的范围内,若ΔEp与ΔEk近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得ΔEp________ΔEk(选填“>”“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是上抛过程中有空气阻力.