题目内容
如图所示,A、B为两个大小可视为质点的小球,A的质量M=0.60kg,B的质量m=0.40kg,B球用长l=1.0m的轻质细绳吊起,当细绳处于竖直位置B球处于静止状态时,B球恰好与弧形轨道MN的末端接触但无作用力.已知弧形轨道的内表面光滑,且末端切线水平.现使A球从距轨道末端h=0.20m的高处由静止释放,当A球运动到轨道末端时与B球碰撞,碰后两球粘在一起运动.若g取10m/s2,求:
(1)A球刚接触到B球时的速度大小;
(2)两小球相碰撞过程中,B球对A球所做的功;
(3)两小球碰撞后开始一起运动的瞬间,两球对细绳的拉力大小.
【答案】分析:(1)由机械能守恒定律可以求出A的速度.
(2)由动量守恒定律与动能定理可以求出B对A做的功.
(3)由牛顿第二定律可以求出球受到的拉力,然后由牛顿第三定律求出球对绳子的拉力.
解答:解:(1)A球沿轨道下滑的过程中,机械能守恒,设其刚与B球碰撞时的速度大小为vA,
由机械能守恒定律得:Mgh=
MvA2 ,
解得vA=
=2.0m/s;
(2)两球相碰撞的过程,系统沿水平方向动量守恒,设碰撞后的共同速度大小为v,
由动量守恒定律得:MvA=(M+m)v,解得v=1.2m/s,
根据动能定理可知,B球对A球所做的功W=
M(v2-vA2)=-0.77J,
(3)设两球碰撞后开始一起运动的瞬间所受细绳的拉力为T,
根据牛顿第二定律对两球碰撞后的瞬间有 T-(M+m)g=(M+m)
,
解得:T=11.44N,
根据牛顿第三定律可知,两球对细绳的拉力大小T′=11.44N;
答:(1)A球刚接触到B球时的速度大小为2m/s;
(2)两小球相碰撞过程中,B球对A球所做的功为-0.77J;
(3)两小球碰撞后开始一起运动的瞬间,两球对细绳的拉力为11.44N.
点评:分析清楚小球的运动过程,应用机械能守恒定律、动能定理、牛顿定律即可正确解题.
(2)由动量守恒定律与动能定理可以求出B对A做的功.
(3)由牛顿第二定律可以求出球受到的拉力,然后由牛顿第三定律求出球对绳子的拉力.
解答:解:(1)A球沿轨道下滑的过程中,机械能守恒,设其刚与B球碰撞时的速度大小为vA,
由机械能守恒定律得:Mgh=
解得vA=
(2)两球相碰撞的过程,系统沿水平方向动量守恒,设碰撞后的共同速度大小为v,
由动量守恒定律得:MvA=(M+m)v,解得v=1.2m/s,
根据动能定理可知,B球对A球所做的功W=
(3)设两球碰撞后开始一起运动的瞬间所受细绳的拉力为T,
根据牛顿第二定律对两球碰撞后的瞬间有 T-(M+m)g=(M+m)
解得:T=11.44N,
根据牛顿第三定律可知,两球对细绳的拉力大小T′=11.44N;
答:(1)A球刚接触到B球时的速度大小为2m/s;
(2)两小球相碰撞过程中,B球对A球所做的功为-0.77J;
(3)两小球碰撞后开始一起运动的瞬间,两球对细绳的拉力为11.44N.
点评:分析清楚小球的运动过程,应用机械能守恒定律、动能定理、牛顿定律即可正确解题.
练习册系列答案
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