题目内容

(09年聊城一中期末)(17分)如图所示,固定在地面上的光滑圆弧轨道AB、EF,他们的圆心角均为90°,半径均为R. 一质量为m、上表面长也为R的小车静止在光滑水平面CD上,小车上表面与轨道AB、EF的末端B、E相切. 一质量为m的物体(大小不计)从轨道AB的A点由静止下滑,由末端B滑上小车,小车在摩擦力的作用下向右运动. 当小车右端与壁DE刚接触时,物体m恰好滑动到小车右端相对于小车静止,同时小车与DE相碰后立即停止运动但不粘连,物体则继续滑上圆弧轨道EF,以后又滑下来冲上小车. 求:

       (1)物体从A点滑到B点时的速率和滑上EF前的瞬时速率;

       (2)水平面CD的长度;

(3)当物体再从轨道EF滑下并滑上小车后,如果小车与壁BC相碰后速度也立即变为零,最后物体m停在小车上的Q点,则Q点距小车右端的距离。

解析:(1)设物体从A滑落至B时速率为

            

               

 

             

      

        物体与小球相互作用过程中,系统动量守恒,设共同速度为

 

            

      

            

      

   (2)设二者之间的摩擦力为

 

       

      

       

      

        得  

 

(3)设物体从EF滑下后与车达到相对静止,共同速度为v2相对车滑性的距离为S1,车停后物体做匀减速运动,相对车滑行距离为S1

 

          

                                  

     

            

     

                           

      联立解得 

 

           

练习册系列答案
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(09年聊城一中期末)(9分)碰撞的恢复系数的定义为,其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度,v1和v2分别是碰撞后两物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e=1,非弹性碰撞的e<1。某同学借用验证动量守恒定律的实验装置(如图所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,实验中使用半径相等的钢质小球1和2,(它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞),且小球1的质量大于小球2的质量。

实验步骤如下:

安装好实验装置,做好测量前的准备,并记下重垂线所指的位置O。

第一步:不放小球2,让小球 1 从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上。重复多次,用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置。

第二步:把小球 2 放在斜槽前端边缘处的C点,让小球 1 从A点由静止滚下,使它们碰撞。重复多次,并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置。

第三步:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O 点的距离,即线段OM、OP、ON的长度。

上述实验中,

①P点是_____________的平均位置,

M点是_____________的平均位置,

N点是_____________的平均位置,

 

②请写出本实验的原理                                                         

                                                                                  

                                                                                  

写出用测量量表示的恢复系数的表达式                                         

③三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关?

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