题目内容
【题目】如图所示,光滑水平面上的同一直线上放着处于静止状态的光滑曲面体B和滑块C,B的质量为3m,C的质量为2m,B开始处于锁定状态,一质量为m的小球A从曲面上离地面高h处由静止释放,沿曲面滚到水平面上再与滑块发生弹性碰撞,小球滚离曲面体后,立即让曲面体解除锁定,小球被滑块反弹后再滑上曲面体,重力加速度为g,求:
①A与C碰撞后A的速度大小;
②A再次滑上曲面后能上升的最大高度.
【答案】解:①A下滑过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgh= mv12 ,
A、C碰撞过程系统动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得:mv1=2mv2﹣mv3 ,
由机械能守恒定律得: mv12= 2mv22+ mv32 ,
解得:v3= v1= ;
②A返回过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv3=(m+3m)v4 ,
由机械能守恒定律得: mv32=mgh′+ (m+3m)v42 ,
解得:h′= h;
答:①A与C碰撞后A的速度大小为 ;
②A再次滑上曲面后能上升的最大高度为 h
【解析】①A下滑过程机械能守恒,应用机械能守恒定律可以求出A到达底端的速度,A、C碰撞过程机械能守恒、动量守恒,应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出速度;②A、B组成的系统机械能守恒、动量守恒,应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出A上升的高度.
【考点精析】本题主要考查了动量守恒定律的相关知识点,需要掌握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才能正确解答此题.
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