题文
如图所示,半径为R,内表面光滑的半球形容器放在光滑的水平面上,容器左侧靠着竖直墙壁,一个质量为m的小球,从容器顶端A无初速释放,小球能沿球面上升的最大高度距球面底部B的距离为3R/4,小球的运动在竖直平面内。求:
(1)容器的质量M
(2)竖直墙作用于容器的最大冲量。
题型:未知 难度:其他题型
答案
(1)在A球释放到B点时,M未动,对A由机械能守恒有:
mgR=mv02(2分)
此后A继续向右
运动,但B在A给它作用力情况下,离开墙壁向右运动,
对A、B系统:由水平方向动量守恒得:
mv0="(M+m)" v1(2分)
由机械能守恒得:
mg·R=mv02-(M+m) v12(2分)
由以上三式解得v0= M=3m(2分)
(2)由于在A球释放到B点时,M未动,此后M离开墙壁向右运动,所以对A、B系统来讲,由动量定理知,竖直墙对容器的最大冲量为A球水平动量的变化,
即Im=mv0
代入v0得Im=m(2分)
解析
略
考点
据考高分专家说,试题“如图所示,半径为R,内表面光滑的半球形容.....”主要考查你对 [动量守恒定律 ]考点的理解。
动量守恒定律
动量守恒定律:
1、内容:一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
2、表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
3、动量守恒定律成立的条件:
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零;
②系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多,如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多,可以忽略不计;
③系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。
4、动量守恒的速度具有“四性”:
①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性。
动量守恒定律与机械能守恒定律的比较:
系统动量守恒的判断方法:
方法一:南动量守恒的条件判断动量守恒的步骤如下:
(1)明确系统由哪几部分组成。
(2)对系统中各物体进行受力分析,分清哪些是内力,哪些是外力。
(3)看所有外力的合力是否为零,或内力是否远大于外力,从而判断系统的动量是否守恒。
方法二:南系统动量变化情况判断动量守恒方法如下:
(1)明确初始状态系统的总动量是多少。
(2)对系统内的物体进行受力分析、运动分析,确定每一个物体的动量变化情况。
(3)确定系统动量变化情况,进而判定系统的动量是否守恒。





