如图甲所示,一个小弹丸水平射入一个原来静止的单摆并留在里面,结果单摆的振动图线如图乙所示.已知摆球质量为小弹丸质量的5倍,试求小弹丸射入摆球的速度是多大?
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如图甲所示,一个小弹丸水平射入一个原来静止的单摆并留在里面,结果单摆的振动图线如图乙所示.已知摆球质量为小弹丸质量的5倍,试求小弹丸射入摆球的速度是多大?
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如图甲所示,一个小弹丸水平射入一个原来静止的单摆并留在里面,结果单摆的振动图线如图乙所示.已知摆球质量为小弹丸质量的5倍,试求小弹丸射入摆球的速度是多大?
答案
0.94 m/s
解析
弹丸水平击中摆球的过程动量守恒,从图中可以读出振幅A和周期T,可求振动的最大速度,进而可求弹丸的速度.
设小弹丸的速度为v0,击入摆球后,摆球的速度为vm
最大偏角为θm,摆球质量为m.
根据机械能守恒定律有:
Ekm=Epm
即
mvm2=mgl(1-cosθm)
=2mgl·sin2
≈2mgl(
·
)2
=
×
A2
解之得:vm=
A
又由单摆周期公式有:
T=2π
由以上各式得:vm=
A
从图乙中可以读出A="0.1" m,T="4" s.
则摆球振动的最大速度为
vm=
=
m/s
根据动量守恒定律,有
mv0=(m+5m)vm
所以v0=6×
m/s="0.94" m/s
举一反三
小球D在光滑水平面上以相同的速率分别与原来静止的三个小球A、B、C相碰(A、B、C与D等大).D与A碰后,D被反弹回来.D与B碰后,D静止不动.D与C碰后,D继续沿原方向运动.D与A、B、C在碰撞过程中的动能损失均忽略不计,则( )
A.碰后A球获得的动量最大,获得的动能也最大
B.碰后B球获得的动量最大,获得的动能也最大
C.碰后C球获得的动量最大,B球获得的动能最大
D.碰后A球获得的动量最大,B球获得的动能最大
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质量为m的小球A,沿光滑水平面以速度v0与质量为2m的静止小球B发生正碰撞,碰撞后A球的动能变为原来的
,那么小球B的速度可能是( )
A.
v0
B.
v0
C.
v0
D.
v0
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如下图所示,一轻弹簧左端固定在长木板M的左端,右端与小木块m连接,且m、M及M与地面间接触光滑.开始时,m和M均静止,现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2,从两物体开始运动以后的整个运动过程中,弹簧形变不超过其弹性限度.对于m、M和弹簧组成的系统( )
A.由于F1、F2等大反向,故系统机械能守恒
B.当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时,m、M各自的动能最大
C.由于F1、F2大小不变,所以m、M各自一直做匀加速运动
D.由于F1、F2等大反向,故系统的动量始终为零
题型:不详
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在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A、B,质量都是m,现B球静止,A球向B球运动,发生正碰.已知碰撞过程总机械能守恒,两球压缩最紧时弹性势能为Ep,则碰前A球速度等于( )
A.
B.
C.2
D.
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半圆形光滑轨道固定在水平地面上,使其轨道平面与地面垂直,物体m1、m2同时由轨道左、右最高点释放,二者碰后黏在一起向左运动,最高能上升到轨道上M点,如图所示.已知OM与竖直方向夹角为60°,则两物体的质量之比为m1∶m2为( )
A.(
+1)∶(
-2)
B.
∶1
C.(
-1)∶(
+1)
D.1∶
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