题目内容

10.如图所示,轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上,圆环A套在光滑的水平固定直杆MN上,A、B静止不动时B球恰好与光滑水平地面接触,C球以V=2m/s的速度沿地面向左匀速运动,当与B球发生对心正碰后B、C两球立即粘在一起共同向左运动,已知B、C 小球的质量均为1kg,圆环A的质量为2kg.试求B、C粘在一起向左运动程中上升的最大高度(g取10m/s2).

分析 B、C碰撞前后瞬间动量守恒,结合动量守恒定律求出BC的共同速度,当BC到达最大高度时,在水平方向上与A的速度相同,根据A、B、C组成的系统动量守恒,能量守恒求出上升的最大高度.

解答 解:由题意可知,当B、C碰后粘在一起向左运动的速度跟A的速度相等时其上升的高度达到最大,设B、C碰后瞬间的共同速度为v1,它们运动到最高点的速度为v2,上升的最大高度为h,规定C的速度方向为正方向,对B、C碰撞前后由动量守恒定律得:
mCV=(mB+mC)v1,
B、C粘在一起向左运动到上升高度达到最大的过程中,由A、B、C组成的系统水平方向动量守恒有:
(mB+mC)v1=(mA+mB+mC)v2
由A、B、C组成的系统机械能守恒得:
$\frac{1}{2}({m}_{B}+{m}_{C}){{v}_{1}}^{2}$=$\frac{1}{2}({m}_{A}+{m}_{B}+{m}_{C}){{v}_{2}}^{2}+({m}_{B}+{m}_{C})gh$,
代入数据解得:h=2.5×10-2m.
答:B、C粘在一起向左运动程中上升的最大高度为2.5×10-2m.

点评 本题考查了动量守恒和能量守恒的综合,综合性较强,关键合理地选择研究的系统,运用动量守恒定律进行求解.

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