题目内容
9.(ⅰ)求小球A初速v0的大小;
(ⅱ)试通过计算,判断小球A是否会和圆桶碰撞.
分析 (1)根据机械能守恒求出碰后B的速度,根据动量守恒和能量守恒求出碰撞前A的初速度.
(2)根据平抛运动的规律,结合圆筒的周期分析小球A是否会和圆筒相碰.
解答 解:(1)小球A与B发生弹性正碰,动量守恒,以A单位初速度方向为正,根据动量守恒定律:mAv0=mAvA+mBvB…①
碰撞过程无动能损失:$\frac{1}{2}{m_A}v_0^2=\frac{1}{2}{m_A}v_A^2+\frac{1}{2}{m_B}v_B^2$…②
其中mA=2mB
碰后小球B上摆过程,由机械能守恒定律:$\frac{1}{2}{m_B}v_B^2={m_B}gL$…③
以上三式联立,代入数值得:v0=3m/s
(2)碰后小球A做平抛运动,设下落至圆桶顶端的时间为t1,下落至底端的时间为t2,
有:$h=\frac{1}{2}gt_1^2$…④
$h+2R=\frac{1}{2}gt_2^2$…⑤
解得:t1=0.4s
t2=0.6s
i)圆桶转动的周期$T=\frac{2π}{ω}=0.4s$,说明小球A下落至圆桶顶端时,长孔恰好又处于圆桶的正上方.此时小球A的水平位移${x_1}={v_A}t_1^{\;}=0.4m$>s=0.2m,说明小球恰好能够落入长孔,不与桶壁相碰.
ii)小球A在桶内下落的时间△t=t2-t1=0.2s=$\frac{T}{2}$,说明小球A下落至圆桶底端时,长孔又恰好又处于圆桶的正下方.
此时小球A的水平位移${x_2}={v_A}t_2^{\;}=0.6m$<s+d=1.0m,说明小球A恰好能够穿出长孔,不与桶壁相碰.
答:(1)初速v0的大小为3m/s;
(2)小球A是不会和圆桶碰撞.
点评 本题考查了动量守恒定律、机械能守恒定律和能量守恒定律与平抛运动的综合运用,难度较大,对学生的能力要求较高,尤其第二问,需结合水平位移,分情况讨论分析.
| A. | 8J | B. | 10J | C. | 12J | D. | 14J |
| A. | 图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比 | |
| B. | a电阻丝的阻值大于b电阻丝的阻值 | |
| C. | a代表的电阻丝较粗 | |
| D. | b代表的电阻丝较粗 |
| A. | tanθ1tanθ2=2 | B. | cotθ1tanθ2=2 | C. | cotθ1cotθ2=2 | D. | tanθ1cotθ2=2 |
| A. | 3个 | B. | 4个 | C. | 5个 | D. | 6个 |
| A. | 路程为65m | B. | 速度改变量的大小为10m/s | ||
| C. | 位移大小为25m,方向向上 | D. | 平均速度大小为13m/s,方向向上 |
| A. | 1:1 | B. | $\sqrt{2}$:1 | C. | 1:$\sqrt{2}$ | D. | 1:2 |