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如图所示,在光滑水平面上有两辆车处于静止状态,其上分别站有甲、乙两个小孩,每辆车和小孩的总质量均为M,甲车上的小孩拿着一质量为m的球。现小孩甲将球抛给乙,乙接住

题文

如图所示,在光滑水平面上有两辆车处于静止状态,其上分别站有甲、乙两个小孩,每辆车和小孩的总质量均为M,甲车上的小孩拿着一质量为m的球。现小孩甲将球抛给乙,乙接住后又抛回给甲,如此重复多次,最后球又回到了甲的手中,求甲、乙两车最后的速率之比。
如图所示,在光滑水平面上有两辆车处于静止状态,其上分别站有甲、乙两个小孩,每辆车和小孩的总质量均为M,甲车上的小孩拿着一质量为m的球。现小孩甲将球抛给乙,乙接住

题型:未知 难度:其他题型

答案

M:(M+m)

解析

此题若先以甲车及其上的小孩和球为研究对象,应用动量守恒定律列出方程,再以乙车、小孩乙及球为研究对象同样列方程,如此这样分析下去,将非常繁锁。可见,这样选取研究对象显然是不好的。
因为在抛球的过程中,只有两车、两个小孩和球组成的系统之间发生相互作用,因此可以两车、两小孩及球组成的系统为研究对象,以第一次小孩甲抛球时为初态,以最后小孩甲接住球为末态进行研究。因系统在水平方向不受外力,故系统动量守恒。初态系统的总动量为零;末态甲车、小孩及球的总动量为(M+m)v,乙车及其上小孩的总动量为mv,设甲车的运动方向为正,则据动量守恒定律便可解得。
解:以两车、两小孩及球组成的系统为研究对象,选最后甲车速度为正方向,设最后甲、乙两车速度分别为v、v,自始至终系统动量守恒。
对于系统的初、末状态由动量守恒得:

如图所示,在光滑水平面上有两辆车处于静止状态,其上分别站有甲、乙两个小孩,每辆车和小孩的总质量均为M,甲车上的小孩拿着一质量为m的球。现小孩甲将球抛给乙,乙接住


如图所示,在光滑水平面上有两辆车处于静止状态,其上分别站有甲、乙两个小孩,每辆车和小孩的总质量均为M,甲车上的小孩拿着一质量为m的球。现小孩甲将球抛给乙,乙接住

甲、乙速率之比为M:(M+m)

考点

据考高分专家说,试题“如图所示,在光滑水平面上有两辆车处于静止.....”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:


如图所示,在光滑水平面上有两辆车处于静止状态,其上分别站有甲、乙两个小孩,每辆车和小孩的总质量均为M,甲车上的小孩拿着一质量为m的球。现小孩甲将球抛给乙,乙接住


如图所示,在光滑水平面上有两辆车处于静止状态,其上分别站有甲、乙两个小孩,每辆车和小孩的总质量均为M,甲车上的小孩拿着一质量为m的球。现小孩甲将球抛给乙,乙接住


如图所示,在光滑水平面上有两辆车处于静止状态,其上分别站有甲、乙两个小孩,每辆车和小孩的总质量均为M,甲车上的小孩拿着一质量为m的球。现小孩甲将球抛给乙,乙接住

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。

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