如图所示,三个质量均为m的弹性小球用两根长均为L的轻绳连成一条直线而静止在光滑水平面上.现给中间的小

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-28
三个质量均为m的弹性小球用两根长均匀为L的轻绳连在一条直线上

江苏高考压轴题2006物理单科

一个原则是绳子两端的物体沿绳子方向速度分量相等,AC碰撞时,绳子和v0方向一致,所以三个小球沿那个方向的速度分量一致,根据动量守恒,A正确。再次处于同一直线时,由对称性,A和C的速度方向相等,列出能量守恒和动量守恒方程即可解除答案(二次方程,给出两解,一个是初始状态,另一个是所求的状态),B也正确。同一直线时,小球B没有加速度,是一个惯性系,在B的参考系下,A的相对速度是v0,由向心力公式可知,C正确。由能量守恒,A具有最大动能时,B应该动能最小,所以B的速度为零(开始时v0,后来变成-v0/3,中间一定有一个时刻是0),此时可以列出能量和动量方程,求出A的速度大小和方向,并判断出夹角为90度,D错误



(1)设小球A、C第一次相碰时,小球B的速度为v B ,考虑到对称性及绳的不可伸长特性,小球A、C沿小球B初速度方向的速度也为v B ,由动量守恒定律,得
mv 0 =3mv B
由此解得
v B =
1
3
v 0

即当小球A、C第一次相碰时,小球B的速度为
1
3
v 0

(2)当三个小球再次处在同一直线上时,则由动量守恒定律和机械能守恒定律,得
mv 0 =mv B +2mv A
1
2
m
v 20
=
1
2
m
v 2B
+2×
1
2
m
v 2A

解得
v B =-
1
3
v 0

v A =
2
3
v 0
(三球再次处于同一直线)
另一组解为
v B =v 0
v A =0(为初始状态,舍去)
所以,三个小球再次处在同一直线上时,小球B的速度为 v B =-
1
3
v 0
(负号表明与初速度反向)
(3)当小球A的动能最大时,小球B的速度为零.设此时小球A、C的速度大小为u,两根绳间的夹角为θ(如图),则仍由动量守恒定律和机械能守恒定律,得
m v 0 =2musin
θ
2

1
2
m
v 20
=2×
1
2
m
u

另外, E KA =
1
2
m u 2

由此可解得,小球A的最大动能为 E KA =
1
4
m v 0 2
,此时两根绳间夹角为θ=90°
即运动过程中小球A的最大动能E KA
1
4
m v 0 2
、此时两根绳的夹角θ为90°.
(4)小球A、C均以半径L绕小球B做圆周运动,当三个小球处在同一直线上时,以小球B为参考系(小球B的加速度为0,为惯性参考系),小球A(C)相对于小球B的速度均为
v=|v A -v B |
所以,此时绳中拉力大小为:
F=m
v 2
L
=m
v 20
L

即当三个小球处在同一直线上时,绳中的拉力F的大小为m
v 20
L


  • ...一道物理求解,光滑水平面上有三个小球a,b,c,它们的质量均为m...
    答:回答:(1)对 (2)ab共同体向c运动,使它们之间的距离缩小,当它们的速度相当时,距离最短,弹簧压缩量最大,弹性势能不最大,所以有 mV0=3mV V=V0/3 最大弹性势能E=0.5*2m(V0/2)^2-0.5*3m(V0/3)=mV0^2/12 (3)包括弹簧在内损失的机械能,那么弹簧的机械能就不能算做是损失的,那么损失...
  • 三个质量分别为m1,m2,m3 的小球,半径相同,并排悬挂在长度相同的三根竖直...
    答:设小球1在碰撞前一瞬间的速度为V0,碰撞后三个球的速度分别为V1、V2、V3 根据题意知:三个小球在碰撞的过程中动量、动能均守恒。因此:m1V0=m1V1+m2V2+m3V3 (1)m1V1=m2V2=m3V3 (2)1/2*m1*V0^2=1/2*m1V1^2+1/2*m2*V2^2+1/2*m3*V3^2 (3)由式(1)(2)知: V0...
  • 三个质量分别为m1,m2,m3的小球,半径相同,并排悬挂在长度相同的三根竖直...
    答:设M1还未接触M2时 速度为V,则动量为M1V, 当3个球撞击完成时,3球动量相等,每个球的动量为1/3M1V, 说明M1的最终速度为1/3V 当1撞击完2 ,2 还未接触3时 有1/2M1V^2=1/2M1*(V/3)^2 + 1/2M2(V2)^2 8/9M1V^2=M2(V2)^2 1式 M2V2=2/3M1V 2式 可解得 1式/2...
  • 如图所示,在光滑水平面上有均可视为质点的A、B、C三个弹性小球,其质量...
    答:由能量守恒定律得:12mBvB2=12mBvB′2+12mCvC′2,联立得:vB′=-23v0,A、B速度相等时,弹簧的弹性势能最大,以A的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mAvA+mBvB′=(mA+mB)v,由能量守恒定律得:12mAvA2+12mBvB′2=12(mA+mB)v2+EP;联立得:EP=13mv0;答:①B达最大速度时,...
  • 三个质量分别为m 1 、m 2 、m 3 的小球,半径相同,并排悬挂在长度相同...
    答:因为各球间发生的碰撞是弹性碰撞,则碰撞过程机械能守恒,动量守恒.因碰撞后三个小球的动量相等,设其为p,则总动量为3p.由机械能守恒得 (3p) 2 2 m 1 = p 2 2 m 1 + p 2 2 m 2 + p 2 2 m 3 ,即 9 m 1 ...
  • 求物理题详解
    答:2,m2+m3,先看成一个整体,根据弹性碰撞的2个公式,得到V1=V0(m1-m2-m3)/(m1+m2+m3)。又因为动量守恒,m1V1=1/3m1v0。得到m1=2m2+m3。再看m2和m3,还是这点公式,得到m2=m3,所以比例为4:1:1。高度根据能量守恒很容易得到。3,先假设刚体转过a,则青蛙跳的方向与刚体成a/2。然后角...
  • (9分)如图所示,光滑的水平面上静止着半径相同的三个小球A、B、C,其中...
    答:2m 以碰撞前A球的速度方向为正,A球与B球发生弹性碰撞,设碰撞后的速度分别为 和 ,由能量守恒定律和动量守恒定律,得 1分 1分解得  1分B球与C球发生弹性碰撞,设碰撞后的速度分别为 和 ,由能量守恒定律和动量守恒定律,得 1分 1分解得  1分故C球碰撞后的速度...
  • 如图甲所示,a、b、c为质量相等的三个弹性小球(可看作质点),a、b分别悬...
    答:1s后与a球碰撞,经过半个周期即1s后以5cm/s的速度向右运动,2s后与b碰撞,再经过半个周期即0.5s后以5cm/s的速度向右运动,2s后与a碰撞,如此往复,则位移时间图象如图所示;a做简谐运动,周期为2s,运动时间为半个周期即1s,其余时间静止,则当c球开始运动1s时与a球相撞,a做简谐运动,半个周期...
  • 如图所示,光滑的水平面上静止着半径相同的三个小球A、B、C,其中小球A...
    答:22+12×(4m)v23规定碰撞前A球的速度方向为正,由动量守恒定律得Mv2=Mv′2+4mv3解得:v3=2Mv2M+4m 故C球碰撞后的速度v3=4mv0M+4m2M+5m由数学关系解得M= m?4m=2m时,C球碰撞后的速度最大. 答:B球的质量M=2m时,才能使C球碰撞后的速度最大.
  • 如图1所示, a 、 b 和 c 为质量相等的三个弹性小球(可视为质点), a...
    答:由单摆的周期公式: 可得a、b两球的周期分别为 (3分) (3分)a与c、b与c的碰撞均没有机械能的损失,三者的质量又相等,碰后二者互换速度。C球从起点出发,先匀速运动1s,前进5cm与b球碰后停止,1/2s后被b球碰回,以当初的速度匀速运动2s,前进10cm与a球碰后停止,1s后被a球碰回...