问题 问答题

如图所示,O为一水平轴.细绳上端固定于O轴,下端系一质量m=1.0kg的小球,原来处于静止状态,摆球与平台的B点接触,但对平台无压力,摆长为l=0.60m.平台高BD=0.80m.一个质量为M=2.0kg的小球沿平台自左向右运动到B处与摆球发生正碰,碰后摆球在绳的约束下做圆周运动,经最高点A时,绳上的拉力T恰好等于摆球的重力,而M落在水平地面的C点,DC=1.2m.求:质量为M的小球与摆球碰撞前的速度大小.

答案

以摆球m为研究对象,在最高点时,对球受力分析,受重力mg和拉力T,由牛顿第二定律得:

mg+T=m

v2A
l

因T=mg

则:2mg=m

v2A
l

得:vA=

2gl

在摆球由最低点到最高点的过程中,根据机械能守恒定律得:

  mg?2l+

1
2
m
v2A
=
1
2
m
v2B

解得:vB=

v2A
+4gl
=
6gl
=6m/s.

对于小球M:碰撞后M做平抛运动,则有:

竖直方向:h=

1
2
gt2

水平方向:v=

x
t

代入解得,碰撞后M的速度大小为:v=3m/s

两球碰撞过程中,合外力为零,根据动量守恒定律得:

Mv0=Mv+mvB

代入解得,v0=6m/s

答:质量为M的小球与摆球碰撞前的速度大小为6m/s.

单项选择题 A1型题
单项选择题