题目内容

14.如图,光滑的水平面上有两个小球A、B,已知B的质量mB=3kg,A、B之间的距离x=2m.现给小球A一水平向右的初速度v0=2m/s,设A、B之间的碰撞时间极短,且为弹性碰撞.要使小球A从开始经t=3s时间又回到出发点,则小球A的质量mA为多少?

分析 两球碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,应用动量守恒与机械能守恒定律可以求出碰撞后的速度,碰撞前后A都做匀速直线运动,应用匀速直线运动速度公式可以求出A的运动时间,然后求出A的质量.

解答 解:两球发生弹性碰撞,碰撞过程系统动量与机械能都守恒,
碰撞后A又回到出发点,则碰撞后A的速度反向,
以碰撞前A的速度方向为正方向,由动量守恒得:mAv0=-mAvA+mBvB
由机械能守恒定律得:$\frac{1}{2}$mAv02=$\frac{1}{2}$mAvA2+$\frac{1}{2}$mBvB2
由题意可知:t=$\frac{x}{{v}_{0}}$+$\frac{x}{{v}_{A}}$=3s,
解得:mA=$\frac{2}{3}$kg;
答:小球A的质量mA为$\frac{2}{3}$kg.

点评 本题考查了求小球的质量,小球碰撞过程系统动量与机械能都守恒,分析清楚小球的运动过程,应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以解题,分析清楚运动过程是解题的关键.

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