题目内容
(1)该星球表面重力加速度g1;
(2)小球B的质量M;
(3)第一次碰撞刚结束时小球A对轨道的压力大小.
分析:(1)根据在星球表面万有引力等于重力可解出结果.
(2)根据机械能守恒取出两球碰撞前后速度,然后根据碰撞过程动量守恒列方程求解即可.
(3)在最低根据向心力公式列出方程即可求解.
(2)根据机械能守恒取出两球碰撞前后速度,然后根据碰撞过程动量守恒列方程求解即可.
(3)在最低根据向心力公式列出方程即可求解.
解答:解:(1)设地球质量为m,半径为r,星球的质量为m1,半径为r1,表面的重力加速度为g1,根据
=mg有:
=
,所以:g1=4g.
故该星球表面重力加速度g1=4g.
(2)设小球在A在与B球相撞前速度的大小为v1,根据机械能守恒:
mg1R+
mv2=
m
得:v1=
由于碰撞后A、B球都恰能达到与圆心等高处,所以第一次碰撞刚结束时小球A、B的速度大小相等,方向相反.设速度大小为v2,根据机械能守恒:
m
=mg1R
所以有:
v2=
=
设小球B的质量为M,根据动能守恒
mv1=Mv2-mv2
解得:M=m(1+
)
故小球B的质量为:M=m(1+
).
(3)设第一次碰撞结束时小球A对轨道的压力大小为FN,轨道对小球A的支持力为
根据牛顿第三定律有:FN=
根据牛顿第二定律:
-mg1=m
解得:FN=
=12mg
故第一次碰撞刚结束时小球A对轨道的压力大小为12mg.
| GM |
| r2 |
| g1 |
| g |
| m1r2 | ||
m
|
故该星球表面重力加速度g1=4g.
(2)设小球在A在与B球相撞前速度的大小为v1,根据机械能守恒:
mg1R+
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| v | 2 1 |
得:v1=
| 8gR+v2 |
由于碰撞后A、B球都恰能达到与圆心等高处,所以第一次碰撞刚结束时小球A、B的速度大小相等,方向相反.设速度大小为v2,根据机械能守恒:
| 1 |
| 2 |
| v | 2 2 |
所以有:
v2=
| 2g1R |
| 8gR |
设小球B的质量为M,根据动能守恒
mv1=Mv2-mv2
解得:M=m(1+
1+
|
故小球B的质量为:M=m(1+
1+
|
(3)设第一次碰撞结束时小球A对轨道的压力大小为FN,轨道对小球A的支持力为
| F | ′ N |
根据牛顿第三定律有:FN=
| F | ′ N |
根据牛顿第二定律:
| F | ′ N |
| ||
| R |
解得:FN=
| F | ′ N |
故第一次碰撞刚结束时小球A对轨道的压力大小为12mg.
点评:本题涉及知识点比较全面,全方位的考查了学生对物理知识的掌握情况,在平时练习中要加强这方面的训练.
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