题目内容

20.如图所示,光滑的斜槽轨道AB的B端切线水平,在B点静止放置一个质量为m2的小球,另一个质量为m1的小球从斜槽上某点A静止释放下滑,与m2发生无机械能损失的正碰,碰后两球落到水平面上,落地点到O的距离之比为OP:OM=3:1,则两球质量之比m1:m2可能为(  )
A.3:1B.3:2C.3:5D.1:7

分析 根据平抛运动的规律得到两球碰后速度大小关系,由于碰后m1球可能沿原方向运动,也可能反弹,要分两种情况,由动量守恒定律和机械能守恒定律结合求解.

解答 解:设碰撞前m1小球的速度为v0,碰后瞬间m1、m2的速度分别为v1、v2
取水平向左为正方向,由动量守恒定律和机械能守恒定律得
    m1v0=m1v1+m1v2
   $\frac{1}{2}$m1v02=$\frac{1}{2}$m1v12+$\frac{1}{2}$m2v22
解得:v1=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{m}_{1}+{m}_{v}}$v0,v2=$\frac{2{m}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$v0
碰后两球离开轨道后都做平抛运动,运动时间相等,由x=v0t知,|v1|:v2=OM:OP=1:3
若碰后瞬间m1的速度向左,则 v1:v2=1:3
联立解得 m1:m2=3:1
若碰后瞬间m1的速度向右,则-v1:v2=1:3
联立解得 m1:m2=3:5
故选:AC

点评 本题是弹性碰撞问题,要知道碰撞过程遵守动量守恒定律与机械能守恒定律,要注意碰后m1球的速度有两种可能,不能漏解.

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