题目内容

16.如图所示,有一个摆长为l的单摆,现将摆球A拉离平衡位置一个很小的角度,然后由静止释放,A摆至平衡位置P时,恰与静止在P处的B球发生碰撞,碰后A继续向右摆动,B球以速度v沿光滑水平面向右运动,与右侧的墙壁碰撞后以原速率返回,当B球重新回到位置P时能与A再次相遇,则位置P与墙壁间的距离d可能为(  )
A.$\frac{πv}{4}\sqrt{\frac{l}{g}}$B.$\frac{πv}{2}\sqrt{\frac{l}{g}}$C.$\frac{3πv}{4}\sqrt{\frac{l}{g}}$D.πv$\sqrt{\frac{l}{g}}$

分析 单摆A拉离平衡位置一个很小的角度,由静止释放后做简谐运动.摆球A与B球碰撞后,速度改变,但简谐运动的周期不变,经过半个周期的整数倍的时间时,两球再次相遇,求出B球运动的时间,再求解d.

解答 解:摆球A做简谐运动,当其与B球发生碰撞后速度改变,但是摆动的周期不变.
而B球做匀速直线运动,再次相遇的条件为B球来回所需要的时间为单摆半周期的整数倍.
B球运动时间t=$n•\frac{T}{2}$(n=1,2,3…)
又t=$\frac{2d}{v}$,T=2$π\sqrt{\frac{L}{g}}$
联立解得
d=$\frac{πnv}{2}\sqrt{\frac{l}{g}}$(n=1,2,3…)
当n=1时,d=$\frac{πv}{2}\sqrt{\frac{l}{g}}$
当n=2时,d=$πv\sqrt{\frac{l}{g}}$
当n=3时,d=$\frac{3πv}{2}\sqrt{\frac{l}{g}}$
…
故BD正确,AC错误;
故选:BD

点评 本题关键利用单摆的周期性和两球运动的同时性,不能当作特殊值求解,而认为B球运动的时间为单摆半个周期.

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