精英家教網(wǎng)如圖所示,長l為0.8m的細繩,一端固定于O點,另一端系一個質(zhì)量m1為0.2kg的球.將球提起使細繩處于水平位置時無速釋放.當球擺至最低點時,恰與放在光滑水平桌面邊緣的質(zhì)量m2為1kg的物塊正碰.
(1)如果碰后小球以2m/s的速度彈回.若光滑桌面距地面高度h為1.25m,鐵塊落地點距桌邊的水平距離多大?碰撞中損失的機械能是多少?
(2)由于小球和物塊的材料未知,將可能發(fā)生不同性質(zhì)的碰撞,試分析說明物塊水平距離的范圍.(g取10m/s2
分析:(1)根據(jù)機械能守恒定律,先求小球與鐵塊相碰前的速度,運用動量守恒定律,求出球與鐵塊相碰后鐵塊的速度.由平拋射程公式求出鐵塊的水平射程.
(2)因為小球和鐵塊的材料特征決定.假如兩者是完全的非彈性體,它們碰后會粘在一起以共同速度,這樣鐵塊的水平射程在機械能損失最大時,也最。
在無機械能損失時,它的水平射程也最大.
解答:解:(1)根據(jù)機械能守恒定律,先求小球與鐵塊相碰前的速度v.
m1gl=
1
2
m1v2
v=
2gl
=4m/s

再運用動量守恒定律,求出球與鐵塊相碰后鐵塊的速度v2
m1v=m1v1+m2v2
v2=
m1
m2
(v-v1)

因為小球是被彈回的,故取v1=-2m/s,代入上式可求得v2=1.2m/s.
由平拋射程公式可求得鐵塊的水平射程:s=v2
2h
g
=0.6m

碰前系統(tǒng)的機械能為:E=m1gl
碰后系統(tǒng)的總機械能為:E′=
1
2
m1v12+
1
2
m2v22

碰撞過程中系統(tǒng)機械能的增量為:
△E=E′-E
=m1gl-
1
2
m1v12-
1
2
m2v22
=-0.48J

(2)這主要是因為小球和鐵塊的材料特征決定.假如兩者是完全的非彈性體,它們碰后會粘在一起以共同速度v'運動.
計算可知:
v′=
m1v
m1+m2
=0.67m/s

這樣鐵塊的水平射程在機械能損失最大時,也最。
s1=v′
2h
g
=0.33m

在無機械能損失時,它的水平射程也最大:
s2=v′2
2h
g
=0.67m

水平射程應(yīng)介于這兩者之間:0.33m≤s≤0.67m.
答:(1)鐵塊落地點距桌邊的水平距離是0.6m,碰撞中損失的機械能是0.48J.
(2)物塊水平距離的范圍是0.33m≤s≤0.67m.
點評:解決該題關(guān)鍵要掌握動量守恒和能量守恒的應(yīng)用,學會分析物體的運動過程.
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

(8分)如圖所示,長l為0.8m的細繩,一端固定于O點,另一端系一個質(zhì)量為0.2kg的球。將球提起使細繩處于水平位置時無速釋放。當球擺至最低點時,恰與放在光滑水平面上的質(zhì)量為1kg的鐵塊正碰,碰后小球以2m/s的速度彈回。求:碰撞過程中產(chǎn)生的熱量為多少?(

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,長l為0.8m的細繩,一端固定于O點,另一端系一個質(zhì)量為0.2kg的球。將球提起使細繩處于水平位置時無速釋放。當球擺至最低點時,恰與放在光滑水平桌面邊緣的質(zhì)量為1kg的物塊正碰,

1.如果碰后小球以2m/s的速度彈回。若光滑桌面距地面高度h為1.25m,鐵塊落地點距桌邊的水平距離多大?碰撞中損失的機械能是多少?

2.由于小球和物塊的材料未知,將可能發(fā)生不同性質(zhì)的碰撞,試分析說明物塊水平距離的范圍。(

 

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科目:高中物理 來源:2011-2012學年度天津一中高三第一學期一月考物理卷 題型:計算題

如圖所示,長l為0.8m的細繩,一端固定于O點,另一端系一個質(zhì)量為0.2kg的球。將球提起使細繩處于水平位置時無速釋放。當球擺至最低點時,恰與放在光滑水平桌面邊緣的質(zhì)量為1kg的物塊正碰,

【小題1】如果碰后小球以2m/s的速度彈回。若光滑桌面距地面高度h為1.25m,鐵塊落地點距桌邊的水平距離多大?碰撞中損失的機械能是多少?
【小題2】由于小球和物塊的材料未知,將可能發(fā)生不同性質(zhì)的碰撞,試分析說明物塊水平距離的范圍。(

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科目:高中物理 來源:2012屆度天津一中高三第一學期一月考物理卷 題型:計算題

如圖所示,長l為0.8m的細繩,一端固定于O點,另一端系一個質(zhì)量為0.2kg的球。將球提起使細繩處于水平位置時無速釋放。當球擺至最低點時,恰與放在光滑水平桌面邊緣的質(zhì)量為1kg的物塊正碰,

1.如果碰后小球以2m/s的速度彈回。若光滑桌面距地面高度h為1.25m,鐵塊落地點距桌邊的水平距離多大?碰撞中損失的機械能是多少?

2.由于小球和物塊的材料未知,將可能發(fā)生不同性質(zhì)的碰撞,試分析說明物塊水平距離的范圍。(

 

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