题目内容

【题目】如图所示,一轻质弹簧的一端固定在小球A上,另一端与小球B接触但未连接,该整体静止放在离地面高为H=5m的光滑水平桌面上。现有一小球C从光滑曲面上离桌面h=1.8m高处由静止开始滑下,与小球A发生碰撞(碰撞时间极短)并粘在一起压缩弹簧推动小球B向前运动,经一段时间,小球B脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段时间后从桌面边缘飞出。小球均可视为质点,忽略空气阻力,已知mA=2kg,mB=3kg,mC=1kg,g=10 m/s2

求:(1)小球C与小球A碰撞结束瞬间的速度;

(2)小球B落地点与桌面边缘的水平距离。

【答案】(1) (2)

【解析】(1)小球C从光滑曲面上h高处由静止开始滑下的过程,机械能守恒,设其滑到底端的速度为v1,由机械能守恒定律有: 解之得:v1=6 m/s

小球C与A碰撞的过程,C、A系统动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度,设为v2

由动量守恒定律有:

解之得:v2=2m/s

(2)被压缩弹簧再次恢复自然长度时,小球B脱离弹簧,设小球C、A的速度为v3,小球B的速度为v4,分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有:

解之得:v3=0 , v4=2 m/s

小球B从桌面边缘飞出后做平抛运动:x=v4t

解之得:x=2 m

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