题目内容

2.利用图示装置研究碰撞规律,图中A、B是直径相同、质量分别为0.2kg、0.3kg的两小球,通过长度相等的轻质细线分别悬挂在甲、乙两拉力传感器上,两悬挂点间的距离等于小球直径,悬点到小球球心的距离均为1m,现将A球向左拉至某一位置释放,碰撞结束瞬间甲、乙两传感器的示数分别为2.00N、4.20N.取g=10m/s2,则碰前A球的速度为3m/s,该碰撞为非弹性碰撞(填“弹性”或“非弹性”).

分析 分析碰撞结束瞬间A、B两球的受力情况,由牛顿第二定律求出它们的速度,由动量守恒定律求出碰撞前A的速度,分析碰撞前后系统总动能的关系,来确定碰撞的类型.

解答 解:设碰撞前瞬间A球的速度为v0,碰撞后瞬间A、B两球的速度分别为vA、vB.
碰撞结束瞬间,对A球有:FA-mAg=mA$\frac{{v}_{A}^{2}}{L}$
对B球有 FB-mBg=mB$\frac{{v}_{B}^{2}}{L}$
据题有:FA=2.00N,FB=4.20N,L=1m
代入数据解得:vA=0,vB=2m/s
对于碰撞过程,取水平向右为正方向,由动量守恒定律得:
mAv0=mAvA+mBvB.
解得:v0=3m/s
碰撞前系统的总动能为:Ek=$\frac{1}{2}$mAv02=$\frac{1}{2}×0.2×{3}^{2}$=0.9J
碰撞后系统的总动能为:Ek′=$\frac{1}{2}$mAvA2+$\frac{1}{2}$mBvB2=0+$\frac{1}{2}×0.3×{2}^{2}$=0.6J<Ek.
所以该碰撞为非碰撞.
故答案为:3,非弹性.

点评 本题是向心力与碰撞的综合,要正确分析向心力的来源:合外力,知道碰撞的基本规律:动量守恒定律,并能熟练运用.

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