题目内容

如图悬挂在竖直平面内某点的一个木质小球(可能看成质点),悬线长为L,小球的质量为M.一颗质量为m的子弹,以水平速度v0射入木球且留在其中,随即木球就在竖直平面内运动起来.

(1)v0大小已知,求在子弹击中木球的过程中系统损失的机械能.

(2)v0大小未知,木球在竖直平面内运动过程中悬线始终不发生松弛,子弹速度v0应满足的条件.

 

答案:
解析:

(1)子弹射入木球过程,动量守恒①损失的机械能为               ②

(2)子弹射入小球后在竖直平面内运动有两种情况:第一种情况:小球绕悬点做完整的圆周运动,设运动到最高点时的速率为v1,此时重力(M+m)g和绳的拉力T的合力为向心力.悬线不松弛的条件T≥0,即③射入以后二者以v从最低点开始做圆周运动,运动过程机械能守恒                    ④

联立①②③④得

第二种情况:二者一起在竖直平面内沿圆弧来回摆动,线不松弛的条件是摆动的最大高度不能超过悬线长.据机械能守恒,得⑤联立①⑤得

 


提示:

动量守恒定律

 


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