题文
如图所示,质量为M的小球B用长L=0.1m的细线悬于O点,恰好与水平地面Q点相切.质量为m=1.0kg的木块A与水平地面间的动摩擦因数μ=0.3,木块A从P点以速度v0=4.0m/s沿直线向右运动,与球B发生正碰,PQ=2.0m,碰撞时不损失机械能,且碰撞时间极短,碰撞后小球B向右摆起的最大角度为细线与竖直方向成60°角.(g=10m/s2)求:
①与小球B碰撞后木块A的速度;
②小球B的质量.
题型:未知 难度:其他题型
答案
A在PQ间做匀减速运动,由动能定理得:
-μmgxPQ=12mvA2-12mv02,
代入数据解得:vA=2m/s,
碰撞后小球B做圆周运动,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
12MvB2=MgL(1-cos60°),
代入数据解得:vB=1m/s,
A、B碰撞过程动量守恒,以A、B组成的系统为研究对象,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mvA=mvA′+MvB,
碰撞过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:
12mvA2=12mvA′2+12MvB2,
代入数据解得:vA′=-1m/s,负号表示方向相反,方向向左,M=3kg;
答:①与小球B碰撞后木块A的速度为1m/s,方向向左;
②小球B的质量为3kg.
解析
12
考点
据考高分专家说,试题“如图所示,质量为M的小球B用长L=0.1.....”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。





