(2010?黄冈模拟)一个质量为2m的小球被长为L的轻质细绳悬挂,小球可以绕悬点O在竖直平面内摆动,不计空

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-30
(18分)一个质量为 的小球被长为L的轻质细绳悬挂,小球可以绕悬点O在竖直平面内摆动,不计空气阻力,则

小题1:小球恰好通过最高点作圆周运动,此时重力刚好提供向心力,设速度为 V ,有 (3分)得 V = 设小球第一次碰完后速度为 V 1 ,其后在摆至最高点过程中,根据动能定理: -2·2 m g L = ·2 m V 2 - ·2 m V 1 2 (3分)代入 V 值可得 V 1 = 第一次碰撞过程中,物块和小球系统动量守恒,有 mV 0 =2 m V 1 代入 V 1 值可得 V 0 =2 (3分)小题2:小球从第一次碰后到第二次碰前,由于机械能守恒且同在最低点,所以第二次碰前的速度仍为 V 1 。设小球第二次碰完后的速度为 V 2 ,根据第二次碰撞物块和小球系统动量守恒 2 m V 1 =2 m V 2 + m ˙ V 0 (2分)代入 V 1 、 V 0 值可得 V 2 = (2分)故第二次碰撞系统损失的机械能 Δ E = ·2 m V 1 2 - ·2 m V 2 2 - m ( V 0 ) 2 (3分)代入所求的的速度值可得 Δ E = m g L (2分) 略

(1)由单摆的周期公式可得:T=2πLg--------------------------------①由A第一次到B,小球所用时间是四分之一周期,即:t=14T=π2Lg------②(2)由于重力是恒力,由冲量定义可知重力的冲量为:IG=mgt=12πmLg----------------③(3)动量的变化等于末动量减去初动量:△P=PB-PA------------------------------④又PA=0--------------------------------⑤PB=mvB---------------------------------⑥从A到B的过程中,由机械能守恒定律得:12mv2B=mgL(1-cosθ)--------------⑦由④⑤⑥⑦,可解得:△P=m2gL(1?cosθ)------------------⑧(1)从A到B的过程中,小球在重力和绳的拉力的冲量作用下,动量的改变量为△P,且方向水平,又因重力的冲量方向向下,所以由矢量的合成法则得:IF2=△P2+IG2----------------------------⑨由③⑧⑨式得:IF=m2gL(1?cosθ)+π24gL.答:(1)所经历的时间t为π2Lg.(2)该过程中重力产生的冲量大小IG为12πmLg.(3)该过程中小球的动量变化△P为m2gL(1?cosθ).(4)该过程中绳的拉力产生的冲量大小IF为m2gL(1?cosθ)+π24gL.

(1)小球恰好通过最高点作圆周运动,此时重力刚好提供向心力,设速度为V,有2mg=2m
V2
L

得V=


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