問題詳情:
圖中滑塊和小球的質量均爲m,滑塊可在水平放置的光滑固定導軌上自由滑動,小球與滑塊上的懸點O由一不可伸長的輕繩相連,輕繩長爲l.開始時,輕繩處於水平拉直狀態,小球和滑塊均靜止.現將小球由靜止釋放,當小球到達最低點時,滑塊剛好被一表面塗有粘*物質的固定擋板粘住,在極短的時間內速度減爲零,小球繼續向左擺動,一段時間後達到最高點.求:
(1)從滑塊與擋板接觸到速度剛好變爲零的過程中,擋板阻力對滑塊的衝量;
(2)滑塊速度變爲零後,小球向左擺動細線與豎直方向的最大夾角.
【回答】
解:(1)對系統,設小球在最低點時速度大小爲v1,此時滑塊的速度大小爲v2,滑塊與擋板接觸前,系統的機械能守恆,由機械能守恆定律得:
mgl=mv12+mv22,
系統動量守恆,以小球的初速度方向爲正方向,在水平方向,由動量守恆定律得:
mv1﹣mv2=0,
由動量定理得,擋板阻力對滑塊的衝量爲:I=mv2,
解得:I=m,方向向左;
(2)設細線與豎直方向的最大夾角爲θ,
對小球,由機械能守恆定律得:mgL(1﹣cosθ)=mv12,
解得:cosθ=,θ=600;
答:(1)擋板阻力對滑塊的衝量大小爲m,方向向左;
(2)小球向左擺動細線與豎直方向的最大夾角爲60°.
知識點:專題五 動量與能量
題型:綜合題