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质量为m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,...

质量为m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x,如图所示,小球A从小球B的正上方距离为3x的P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0点(设两个小球直径相等,且远小于x略小于直圆筒内径),已知弹簧的弹性势能为manfen5.com 满分网,其中k为弹簧的劲度系数,△x为弹簧的形变量.求:
(1)小球A质量.
(2)小球A与小球B一起向下运动时速度的最大值.

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(1)根据动能定理求出小球A与小球B相碰前的速度,再根据动量守恒定律求出碰后的速度,对A、B组成的系统,从B点到回到O点的过程,运用动能定理求出小球A的质量. (2)当弹簧的弹力等于A、B两球的总重力时,小球A、B的速度最大,根据力的平衡求出两球下降的距离,再对系统运用机械能守恒定律,求出最大速度. 【解析】 (1)由平衡条件可知:mg=kx   设A的质量为m',A由静止下落后与B接触前的瞬时速度为v1,则: ∴ 设A与B碰撞后的速度为v1',有:m'v1=(m+m')v1'∴ 由于A、B恰能回到O点,据动能定理有: 解得:m'=m    (2)设由B点再向下运动x1时,它们的速度达到最大,此时它们的加速度为零,有: 据机械能守恒定律有: 解得: 答:(1)小球A质量等于m. (2)小球A与小球B一起向下运动时速度的最大值为.
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考点分析:
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a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB
b.调整气垫导轨,使导轨处于水平.
c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上.
d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1
e.按下电钮放开卡销,同时使记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作.当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时,记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2
(1)实验中还应测量的物理量是______
(2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是______
(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小?______.如能,请写出表达式______
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(1)根据图乙中给出的数据作出T2与m的关系图线
(2)假设图乙中图线的斜率为b,写出T与m的关系式为______

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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