题目内容

雨滴在穿过云层的过程中,不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体,其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为,初速度为,下降距离后与静止的小水珠碰撞且合并,质量变为。此后每经过同样的距离后,雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并,质量依次为、......(设各质量为已知量)。不计空气阻力。

(1)若不计重力,求第次碰撞后雨滴的速度;

(2)若考虑重力的影响,

a.求第1次碰撞前、后雨滴的速度和;

b.求第n次碰撞后雨滴的动能

 

【答案】

(1)  (2)a.      b.

【解析】

试题分析:1)不计重力,全过程中动量守恒,

     得

(2)若考虑重力的影响,雨滴下降过程中做加速度为g的匀加速运动,碰撞瞬间动量守恒

a. 第1次碰撞前,根据机械能守恒有

 ,

    第1次碰撞后 

                        

 b. 第2次碰撞前 

得   

   第2次碰撞后,

   得

  同理,第3次碰撞后   

                     …………

第n次碰撞后  

动能  

考点:动量守恒定律的应用

点评:难题。本题主要用了两个知识点即动量守恒和机械能守恒,碰撞前后动量守恒,下落过程中机械能守恒,属于重复多过程问题。

 

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