题目内容
(1)A与挡板M能否发生第二次碰撞?
(2)试通过分析计算确定A最终停在何处?
分析:(1)根据动量守恒定律求出第一次与M板碰撞后,A、B达到共同速度的速度大小,求出在整个过程中由于摩擦损失的机械能,A、B与N板碰后返回向左运动,求出A的动能,与损失的机械能比较,从而判断出A与挡板M能否发生第二次碰撞.
(2)通过动量守恒定律和能量守恒定律确定出单程克服阻力做功与AB达到共同速度时A的动能的关系,确定出A每次都可以返回到M板,最终停靠在M板前.
(2)通过动量守恒定律和能量守恒定律确定出单程克服阻力做功与AB达到共同速度时A的动能的关系,确定出A每次都可以返回到M板,最终停靠在M板前.
解答:解:第一次碰撞后A以vO=6m/s速度向右运动,B的初速度为0,与N板碰前达共同速度v1则
mAv0=(mA+mB)v1
v1=
v0
代人数据解得:v1=4m/s
系统克服阻力做功损失动能
△E1=
mA
-
(mA+mB)
=36-24=12J
因与N板的碰撞没有能量损失,A、B与N板碰后返回向左运动,
此时A的动能 EA′=
×2×42=16J>△E1
因此,当B先与M板碰撞停住后,A还有足够能量克服阻力做功,并与M板发生第二次碰撞.
所以A可以与挡板M发生第二次碰撞.
(2)设与M板第i次碰后A的速度为vi,动能为EAi,
达到共同速度后A的速度为vi′动能为EAi′
mAvi=(mA+mB)vi′
则得 vi′=
vi=
vi
EAi′=
EAi
EBi′=
EAi′=
AAi
单程克服阻力做功 Wfi=EAi-EAi′-EBi′=
EAi<EAi′
因此每次都可以返回到M板,最终停靠在M板前.
答:
(1)A可以与挡板M发生第二次碰撞.
(2)A每次都可以返回到M板,最终停靠在M板前.
mAv0=(mA+mB)v1
v1=
| mA |
| mA+mB |
代人数据解得:v1=4m/s
系统克服阻力做功损失动能
△E1=
| 1 |
| 2 |
| v | 2 0 |
| 1 |
| 2 |
| v | 2 1 |
因与N板的碰撞没有能量损失,A、B与N板碰后返回向左运动,
此时A的动能 EA′=
| 1 |
| 2 |
因此,当B先与M板碰撞停住后,A还有足够能量克服阻力做功,并与M板发生第二次碰撞.
所以A可以与挡板M发生第二次碰撞.
(2)设与M板第i次碰后A的速度为vi,动能为EAi,
达到共同速度后A的速度为vi′动能为EAi′
mAvi=(mA+mB)vi′
则得 vi′=
| mA |
| mA+mB |
| 2 |
| 3 |
EAi′=
| 4 |
| 9 |
EBi′=
| 1 |
| 2 |
| 2 |
| 9 |
单程克服阻力做功 Wfi=EAi-EAi′-EBi′=
| 1 |
| 3 |
因此每次都可以返回到M板,最终停靠在M板前.
答:
(1)A可以与挡板M发生第二次碰撞.
(2)A每次都可以返回到M板,最终停靠在M板前.
点评:本题综合考查了动量守恒定律、能量守恒定律、动能定理,综合性较强,对学生能力要求较高,需加强训练.
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