题目内容

14.光滑水平面的左端有一固定的倾斜轨道,轨道面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图所示.开始时有一个小滑块A放置在倾斜轨道上,距水平面的高度为h,A从静止滑下,与静止在水平面上的另一个小滑块B发生对心碰撞,碰撞时间极短.第一次碰撞后小滑块A将返回顷斜轨道,最高点能够到达距水平面$\frac{1}{4}$h处.已知小滑块A的质量为m、小滑块B的质量为5m,重力加速度大小为g,求第一次碰撞过程中系统损失的机械能?

分析 小滑块A从h处下滑的过程中机械能守恒,由此求出滑块A的速度;小滑块A与小滑块B 相碰的过程中水平方向动量守恒,根据动量守恒定律求出碰撞后的速度,然后结合功能关系即可求出系统损失的机械能.

解答 解:小滑块A从h处下滑,机械能守恒:mgh=$\frac{1}{2}$mv02
小滑块A与小滑块B 相碰的过程中水平方向动量守恒,选取向右为正方向,根据动量守恒定律:mv0=5mv1-mv2
碰撞过程中系统损失的机械能:△E=$\frac{1}{2}$mv02-$\frac{1}{2}$5mv12-$\frac{1}{2}$mv22
小滑块A上滑到$\frac{1}{4}$h处,$\frac{1}{2}$mv22=mg•$\frac{1}{4}$h
联立解得:△E=$\frac{3}{10}$mgh
答:第一次碰撞过程中系统损失的机械能是$\frac{3}{10}$mgh.

点评 该题考查机械能守恒定律和动量守恒定律,对应的两个过程都比较简单,分清过程,直接列式即可.

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