星球碰撞
1、动量定理中重力问题
质量质量为1kg的小球从离地面5m高处自由落下。与地面碰撞后,上升的最大高度为3.2m,设球与地面作用时间为0.2s,则小球对地面的平均冲力为(g=10m/s²)( )
A.90N B.80N C.110N D.100N
分析:
物体与地面碰撞前一刹那速度为V= 10m/s 以该速度方向(竖直向下)为正方向
则与地面碰后的速度 V1=-8m/s
根据动量定理
Ft = mv1 – mv
则F =-90N
注意:动量定理中冲量等于动量的改变,冲量中的力为合力,而该题研究对象为小球,小球在竖直方向受到地面的冲力和重力作用。
F冲 = F–mg = -90N-10N = -100N
所以小球对地面平均冲力为100N,方向为竖直向上,故选D。
2、 带电体碰撞问题:
A、B两个小球带同种电荷,放在光滑的绝缘水平面上,A的质量为m,B的质量为2m,
它们相距为d,同时由静止释放,在它们距离到2d时,A的加速度为a,速度为v,则( )
A.此时B的加速度为a/4
B.此过程中电势能减小 3mv2 /4
C.此过程中电势能减小mv2/4
D.此时B的速度为v/2
分析:
A与B球在水平方向上受力均大小均为相互排斥力F,则QA = a QB = 0.5a
故A错误。
A与B系统在水平方向动量守恒
注意:A与B球虽没有接触,但仍然可以看成一个系统,并且两球之间在水平方向有相互作用力,而没有外力,故动量守恒。
mAvA mBvB = 0
mvA 2mvB = 0
故vB = -0.5v,速度大小为 0.5v D对
根据能量守恒,电势能的减小等于动能的增加
ΔEP =ΔEK
= mv2 /2 2m ×v2 /8
= 3mv2 /4
故C错,B对。
综上所述,选B、D。
上期答案:
若F为水平方向恒力,且F=0.5mg
则 W = FLsinθ= mgL(1-cosθ)
代入,则0.5sinθ cosθ=1
与sin2θ cos2θ=1 联立,可得sinθ=0.8
故θ=53°
h=L(1- cosθ)= 0.4L