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质量为mB的小球B用一根轻质弹簧连接.现把它们放置在竖直固定的内壁光滑的直圆筒内,平衡时弹簧的压缩量为x0,如图所示.小球A从小球B的正上方距离为3x0P处自由落下,落在小球B上立刻与小球B粘连在一起向下运动,它们到达最低点后又向上运动,并恰能回到O点(设两个小球直径相等,且远小于x0略小于直圆筒内径),已知弹簧的弹性势能为kΔx2/2,其中k为弹簧的劲度系数,Δx为弹簧的形变量.求:

(1)小球A质量mA

(2)小球A与小球B一起向下运动时速度的最大值.

答案:
解析:

  解:(15分)

  (1)对小球B由平衡条件可知: (1分)

  设A由静止下落后与B接触前的瞬时速度为v1,则:

   (1分)

  所以: (1分)

  设A与B碰撞后的速度为,有:

   (2分)

  所以: (1分)

  由于A、B恰能回到O点,据动能定理有:

   (2分)

  解得: (1分)

  (2)设由B点再向下运动x1时,它们的速度达到最大设为vm,此时它们的加速度为零

  对AB两球由平衡条件有: (1分)

   (1分)

  据机械能守恒定律有:

   (3分)

  解得: (1分)


练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)用如右图所示装置来验证动量守恒定律,质量为mB的钢球B放在小支柱N上,球心离地面高度为H;质量为mA的钢球A用细线拴好悬挂于O点,当细线被拉直时O点到球心的距离为L,且细线与竖直线之间夹角α;球A由静止释放,摆到最低点时恰与球B发生正碰,碰撞后,A球把轻质指示针C推移到与竖直夹角为β处,B球落到地面上,地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D,用来记录球B的落点.
①用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后两球A、B的动量(设两球A、B碰前的动量分别为pA、pB;碰后动量分别为pApB),则pA=
mA
2gL(1-cosα)
mA
2gL(1-cosα)
pA=
mA
2gL(1-cosβ)
mA
2gL(1-cosβ)
; pB=
0
0
pB=
mBs
2H
2gL
mBs
2H
2gL

②请你写出两条可确实减小实验误差的建议:
a.让球A多次从同一位置摆下,求B球落点的平均位置;b.α角取值不要太小;c.两球A、B质量不要太小;d.球A质量要尽量比球B质量大
a.让球A多次从同一位置摆下,求B球落点的平均位置;b.α角取值不要太小;c.两球A、B质量不要太小;d.球A质量要尽量比球B质量大

(2)为了“探究碰撞中的不变量”,小明在光滑桌面上放有A、B两个小球.A球的质量为0.3kg,以速度8m/s跟质量为0.1kg、静止在桌面上的B球发生碰撞,并测得碰撞后B球的速度为9m/s,A球的速度变为5m/s,方向与原来相同.根据这些实验数据,小明对这次碰撞的规律做了如下几种猜想:
猜想1
猜想1
碰撞后B球获得了速度,A球把速度传递给了B球;
猜想2
猜想2
碰撞后B球获得了动能,A球把减少的动能全部传递给了B球.
你认为以上的猜想是否成立
猜想1、2均不成立
猜想1、2均不成立
,请你根据实验数据,通过计算说明,有一个什么物理量,在这次的碰撞中,B球所增加的这个物理量与A球所减少的这个物理量相等?

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科目:高中物理 来源: 题型:

用图示装置来验证动量守恒定律.质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB的钢球B放在离地面高为H的小支柱上,O点到小球A的距离为L,小球释放前悬线伸直且悬线与竖直方向的夹角为α.小球A释放后到最低点与B发生正碰,碰撞后,B做平抛运动,A小球把轻杆指针OC推移到与竖直方向成夹角γ的位置,在地面上铺一张带有复写纸的白纸D.保持α角度不变,多次重复,在白纸上记录了多个B球的落地点.
(1)图中的s应该是B球处位置到
B球各次落地点所在最小圆的圆心
B球各次落地点所在最小圆的圆心
的水平距离.
(2)为了验证两球碰撞过程中动量守恒,需要测
mA mB L α γ s H
mA mB L α γ s H
等物理量.
(3)用测得的物理量表示碰撞前后A球和B球的动量依次为PA=
mA
2gL(1-cosα)
mA
2gL(1-cosα)
,PB=
0
0
,PA′=
mA
2gL(1-cosγ)
mA
2gL(1-cosγ)
,PB′=
mBs
g
2H
mBs
g
2H

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(2008?肇庆二模)(1)用如图所示装置来验证动量守恒定律,质量为mB的钢球B放在小支柱N上,球心离地面高度为H;质量为mA的钢球A用细线拴好悬挂于O点,当细线被拉直时O点到球心的距离为L,且细线与竖直线之间夹角α;球A由静止释放,摆到最低点时恰与球B发生正碰,碰撞后,A球把轻质指示针C推移到与竖直夹角为β处,B球落到地面上,地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D,用来记录球B的落点.
①用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后两球A、B的动量(设两球A、B碰前的动量分别为pA、pB;碰后动量分别为pApB),
则pA=
mA
2gL(1-cosα)
mA
2gL(1-cosα)
pA=
mA
2gL(1-cosβ)
mA
2gL(1-cosβ)
; pB=
0
0
pB=
mBs
2H
2gL
mBs
2H
2gL

②请你写出两条可确实减小实验误差的建议:
a.让球A多次从同一位置摆下,求B球落点的平均位置;b.α角取值不要太小;c.两球A、B质量不要太小;d.球A质量要尽量比球B质量大
a.让球A多次从同一位置摆下,求B球落点的平均位置;b.α角取值不要太小;c.两球A、B质量不要太小;d.球A质量要尽量比球B质量大

(2)为了“探究碰撞中的不变量”,小明在光滑桌面上放有A、B两个小球.A球的质量为0.3kg,以速度8m/s跟质量为0.1kg、静止在桌面上的B球发生碰撞,并测得碰撞后B球的速度为9m/s,A球的速度变为5m/s,方向与原来相同.根据这些实验数据,小明对这次碰撞的规律做了如下几种猜想:
[猜想1]碰撞后B球获得了速度,A球把速度传递给了B球;
[猜想2]碰撞后B球获得了动能,A球把减少的动能全部传递给了B球.
你认为以上的猜想是否成立
猜想1、2均不成立
猜想1、2均不成立
,请你根据实验数据,通过计算说明,有一个什么物理量,在这次的碰撞中,B球所增加的这个物理量与A球所减少的这个物理量相等?

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科目:高中物理 来源: 题型:

某同学用如图甲所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。让质量为mA 的小球A从斜面上某固定位置由静止开始滚下,与静止在小支柱上的质量为mB的小球B发生对心碰撞,两球的质量关系应满足mA       mB(填“<”、“>”或“=”)。O点是水平槽末端在记录纸上的垂直投影点,M、P是A球碰撞前、后在记录纸上落点的位置,N是碰后B球在记录纸上落点的位置,图甲中的米尺水平放置在记录纸上,米尺的零点与O点对齐,你可以通过米尺读出B球碰撞后的水平射程       
       SB =       cm。 图乙是用螺旋测微器测量A球的直径时螺旋测微器的示意图,可通过螺旋测微器读出A球的直径d =        mm。

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