2、 A物体以一定的动能EK与静止的B物体发生完全非弹性碰撞,
设mA=2mB,则碰后两物体的总动能为: 解: 由动量守恒得:mAvA=(mA+mB)v EK=(1/2)mAvA 两物体的总动能为:(2/3)EK
3、 一弹簧变形量为X时,其恢复力为F=2ax-3bx,现让该弹簧
由X=0变形到X=L,其弹力的功为: 解:由功的定义得:A=?(2ax?3bx0L2
2
2
)dx=aL
2
-bL
3
4、如图用一条细线把质量为M的圆环挂起来,环上有两个质量为m的小环,它们可以在大环上无摩地滑动。若两个小环同时从大环顶部释放并沿相反的方向自由滑下,试证:如果m>3/2M,则大环在m落到一定的角位置θ时会升起,并求大环开始上升时的角度θ
0
。
解:要使大环升起,小环对大环的压力 须克服大环的重力。
先分析小环。
法线方向:
mgcosθ-N=mv/R
? N=mgcosθ
2
?N0 N ?θ θ R ?P 2
-mv/R
?’P0 由机械能守恒得:
mgR(1-cosθ)=(1/2)mv
2
? v=2Rg(1-cosθ) ∴ N=3mg(cosθ-2/3)
由此式可以判定,θ不到九十度,N就可以改变方向,因此大环有可能被顶起。 要使大环被顶起,只须: 2Ncosθ=Mg
即 2*3mg(2/3-cosθ)cosθ=Mg
即 6mgcosθ-4mgcosθ+Mg=0 要使方程有解,必须: 16mg-24mMg≧0
即 m≧(3/2)M ∴得证。 大环开始上升的角度为:
cosθ=[2m+(4m-6mM)]/(6m) 根号前取“+”号,是此时θ角较小。
5、两个质量分别为m1和m2的木块A和B,用一个质量忽略不计,劲度为K的弹簧连接起来,放置在光滑水平面上,使A紧靠墙壁,如图所示,用力推木块B使弹簧压缩,然后释放,已知m1=m,m2=3m。 求(1)释放后,A、B两木块速度相等时的瞬时速度有多大; (2)释放后,弹簧的最大伸长量。
解: 由机械能守恒得: ( 1/2 )KX0=(1/2)m2v ? v=X0(K/3m)
1/2
2
2
2
1/2
22
2
2
2
m1 A
m2 B
由动量守恒得:
m2v=(m1+m2)V V=(3/4)X0(K/3m)
V是两个物体的共同速度。此时弹簧有最大伸长量。
由机械能守恒得:
(1/2)KX=(1/2)KX0-(1/2)(4m)V
?
2
2
2
1/2
X=X0/2
6、在光滑水平面上放有一质量为M的三棱柱体,其上又放
一质量为m的小三棱柱体,两柱体间的接触光滑,三棱柱倾角为θ,开始时 ,两三棱相对静止。当小三棱柱相对大三棱柱斜面运动,在竖直方向下降h时,试证大三棱柱对地的速度为
V=[2ghmcosθ/(M+m)(M+msinθ)]
证:设m相对M的速度为v,
V是M对地的速度在。 系统在水平方向动量守恒 M(v+V)‖+MV‖=0
系统机械能守恒:
mgh=(1/2)m[(vcosθ-V)+(vsinθ)]+(1/2)MV联立上面两式,可以得到: V=[2ghmcosθ/(M+m)(M+msinθ)]
2
2
2
1/2
2
2
2
2
2
2
1/2
θ M m θ
7、用一弹簧把质量各为m1和m2的两木块连起来,一起放在地面上,弹簧的质量可不计,而m2>m1,问(1)对上面的木块必须施加多大的力F,以便在F突然撒去而上面的木块跳起来时,恰能使下面的木块提离地面?(2)如m1和m2互换位置,结果有无改变?
解: 要使被提起,弹簧应伸长, 伸长后受到一个向上的弹力。此时有:
m2g=KΔx Δx=m2g/K 从F被撤走,一直到被提起,整 个过程机械能守恒。
m1g[m2g/K+(F+m1g)/K]+(1/2)K(m2g/K)
=(1/2)K[(F+m1g)/K]
注:(F+m1g)/K是弹簧的初始压缩量。
2
2
?F m1 m2 ? F=(m1+m2)g
若m1和m2互换位置,相当于令m1=m2,m2=m1.所以结果不变。
守恒定律(习题课后作业) 第10页
1. 传送带A以V0=2m.s-1的速度把的行李包送到坡道的上端,行李
包沿光滑的坡道下滑后装到M=20kg的小车上(如图),已知小车与传送带之间的高度差为h=0.6m,行李包与车板之间的摩擦系数μ=0.4小车与地面的摩擦忽略不计,取g=10ms-2求
(1) 开始时行李包与车板间有相对滑动,当行李与小车相对静止时车的速度.
(2) 从行李包送上小车到它相对小车为静止时,所需的时间. m V0
解: 根据机械能守恒得: (1/2)mv0+mgh=(1/2)mv2
v=4ms-1
根据动量守恒得:mv=(M+m)v/ v/=1.33ms-1
根据动量定理得:mgμ△t=mv0-mv
△t=0.67s
2,质量m=0.1kg的小球,拴在长度L=0.5m的轻绳的一端,构成摆,摆动时与竖直线的最大夹角为600.
(1) 小球通过竖直位置时的速度为多少?此时绳的张力?
(2) 在θ<600的任一位置,求小球速度V与θ的关系式,这时小球的加速度为何?绳的张力为多大?
解:(1)法向有:mg(L-Lcosθ)=(1/2)mv2
h h M