.E2>E0
D.p2>p0
解析:
球1与球2碰撞,碰撞前后的动能关系应为E0≥E1+E2。
因此E1<E0,E2<E0,选项A正确,不正确;由p=,结合E1<E0,可知p1<p0,选项B正确;设球1初动量方向为正方向,由动量守恒定律得:
p0=-p1+p2,所以p2=p0+p1,可见p2>p0,选项D正确。
答案:
A、B、D
7.质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A球的动量是7g·/,B球的动量是5g·/,当A球追上B球发生碰撞,则碰撞后A、B两球的动量可能值是( )
A.pA=6g·/,pB=6g·/
B.pA=3g·/,pB=9g·/
.pA=-2g·/,pB=14g·/
D.pA=-4g·/,pB=17g·/
解析:
从碰撞前后动量守恒pA+pB=p′A+p′B验证,A、B、三种皆有可能。
从总动能
++≥看,只有A可能。
答案:
A
8如图4-5所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。
质量关系为B=2A,规定向右为正方向,A、B两球的动量大小均为6g·/,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4g·/,则( )
A.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为25
B.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为110
.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为25
D.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为110
解析:
由质量关系,动量关系,动量增量关系判断球的位置。
由B=2A、pB=pA知:
vA=2vB。
对两球发生碰撞的情况进行讨论:
.A球在左方,都向右运动。
由动量守恒定律得:
p′A=2g·/,p′B=10g·/,
即=,故=。
b.A球在左方,且A向右运动,B向左运动,由题意知p′A=2g·/,p′B=2g·/,A、B两球碰后继续相向运动是不可能的。
c.B球在左方,A球在右方,则此种情况下ΔpA>0,与题中给定不符.
由以上分析知,只有第一种情况成立。
答案:
A
9.质量为1g的小球A以8/的速率沿光滑水平面运动,与质量为3g的静止小球B发生正碰后,A、B两小球的速率vA和vB可能为( )
A.vA=5/
B.vA=-3/
.vB=1/
D.vB=6/
解析:
若A、B发生弹性碰撞,则动量和机械能均守恒,Av0=AvA+BvB及Av=Av+Bv,解得vA=v0=-4/,vB=v0=4/。
若A、B发生完全非弹性碰撞,则仅动量守恒,Av0=(A+B)v,解得v=v0=2/。
故A的速度范围-4/≤vA≤2/,小球B的速度范围2/≤vB≤4/,B正确。
答案:
B
10.如图4-6所示,一轻质弹簧两端连着物体A和B,放在光滑的水平面上,物体A被水平速度为v0的子弹击中,子弹嵌在其中,已知物体A的质量是B的质量的,子弹的质量是B的质量的。
求:
(1)A物体获得的最大速度;
(2)弹簧压缩量最大时B物体的速度。
解析:
(1)子弹射入物体A时,两者组成的系统动量守恒,
故0v0=(0+A)vA,
将A=B,0=B代入,
得vA=v0。
此后因弹簧压缩,A受向左的弹力作用而做减速运动,速度减小,故v0是A获得的最大速度。
(2)弹簧压缩量最大时,A、B相距最近,其速度相等,由子弹、A、B组成的系统动量守恒,即0v0=(0+A+B)vB,
得vB=v0=v0。
答案:
(1)
(2)
11如图4-7所示,一定长度的木板静止在光滑的水平地面上,其质量为M=18g。
木板左端放一木块,其质量为=190g,木板与木块间动摩擦因μ=04。
质量为0=10g的子弹以v0=200/的速度水平打入木块并留在其中,最后木块恰好到达木板的右端。
求:
(1)木块到达木板右端所用的时间;
(2)木板的长度。
解析:
(1)子弹打入木块过程所用时间极短,并且相互作用力远大于木块所受的摩擦力,故子弹与木块组成的系统动量守恒。
设子弹打入木块后的速度为v1,有0v0=(0+)v1
得v1=v0=10/
木块在木板上滑动时,带动木板向右加速,因地面光滑,子弹、木块与木板组成的系统动量守恒,最后三者速度相等,设为v2,则
0v0=(0++M)v2
得v2=v0=1/
木块沿木板做匀减速运动,
加速度1==μg=4/2
故木块在木板上的运动时间==225。
(2)如图所示,木块向右减速的位移
1==12375
木板向右加速的位移2==1125
故木板长度L=1-2=1125。
答案:
(1)225
(2)1125
12.如图4-8所示,坡道顶端距水平面高度为,质量为1的小物块A从坡道顶端由静止滑下,进入水平面上的滑道时无机械能损失,为使A制动,将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上,另一端与质量为2的挡板B相连,弹簧处于原长时,B恰位于滑道的末端O点。
A与B碰撞时间极短,碰后结合在一起共同压缩弹簧,已知在OM段A、B与水平面间的动摩擦因均为μ,其余各处的摩擦不计,重力加速度为g,求:
(1)物块A在与挡板B碰撞前瞬间速度v的大小;
(2)弹簧最大压缩量为d时的弹性势能Ep(设弹簧处于原长时弹性势能为零)。
解析:
(1)由机械能守恒定律,有
1g=1v2,v=
(2)A、B在碰撞过程中内力远大于外力,由动量守恒,有
1v=(1+2)v′。
A、B克服摩擦力所做的功W=μ(1+2)gd。
由能量守恒定律,有
(1+2)v′2=Ep+μ(1+2)gd。
解得Ep=g-μ(1+2)gd。
答案:
(1)
(2)-μ(1+2)gd
13.如图4-9所示,在同一竖直平面上,质量为2的小球A静止在光滑斜面的底部,斜面高度为H=2L。
小球受到弹簧的弹力作用后,沿斜面向上运动。
离开斜面后,达到最高点时与静止悬挂在此处的小球B发生弹性碰撞,碰撞后球B刚好能摆到与悬点O同一高度,球A沿水平方向抛射落在水平面上的P点,O点的投影O′与P的距离为L/2。
已知球B的质量为,悬绳长L,视两球为质点。
重力加速度为g,不计空气阻力。
求:
(1)球B在两球碰撞后一瞬间的速度大小;
(2)球A在两球碰撞前一瞬间的速度大小;
(3)弹簧的弹性力对球A所做的功。
解析:
(1)设碰撞后的一瞬间,球B的速度为v′B,由于球B恰能摆到与悬点O同一高度,根据动能定:
-gL=0-v′①
v′B=②
(2)球A到达最高点时,只有水平方向速度,与球B发生弹性碰撞。
设碰撞前的一瞬间,球A水平速度为v,碰撞后的一瞬间,球A速度为v′。
球A、B系统碰撞过程动量守恒和机械能守恒:
2v=2v′+v′B③
×2v=×2v′+v′④
由②③④式解得:
v′=⑤
即球A在碰撞前一瞬间的速度大小v=⑥
(3)碰后球A做平抛运动,设从抛出到落地时间为,平抛高度为y,则:
=v′⑦
y=g2⑧
由⑤⑦⑧式解得:
y=L。
以球A为研究对象,弹簧的弹性力所做的功为W,从静止位置运动到最高点:
W-2g(y+2L)=×2v⑨
由⑤⑥⑦⑧⑨式得:
W=gL。
答案:
(1)
(2) (3)gL
14.小球A和B的质量分别为A和B,且A>B。
在某高度处将A和B先后从静止释放。
小球A与水平地面碰撞后向上弹回,在释放处下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰。
设所有碰撞都是弹性的,碰撞时间极短。
求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。
解析:
根据题意,由运动规律可知,小球A与B碰撞前的速度大小相等,设均为v0。
由机械能守恒有
AgH=Av①
设小球A与B碰撞后的速度分别为v1和v2,以竖直向上方向为正,由动量守恒有
Av0+B(-v0)=Av1+Bv2②
由于两球碰撞过程中能量守恒,故
Av+Bv=Av+Bv③
联立②③式得
v2=v0④
设小球B能上升的最大高度为,由运动公式有
=⑤
由①④⑤式得
=2H
答案:
2H