(2014•广东高考)如图的水平轨道中,AC段的中点B的正上方有一探测器,C处有一竖直挡板,物体P1沿轨道向右以速度v1

(2014•广东高考)如图的水平轨道中,AC段的中点B的正上方有一探测器,C处有一竖直挡板,物体P1沿轨道向右以速度v1与静止在A点的物体P2碰撞,并接合成复合体P,以此碰撞时刻为计时零点,探测器只在t1=2s至t2=4s内工作,已知P1、P2的质量都为m=1kg,P与AC间的动摩擦因数为μ=0.1,AB段长l=4m,g取10m/s2,P1、P2和P均视为质点,P与挡板的碰撞为弹性碰撞.
(1)若v1=6m/s,求P1、P2碰后瞬间的速度大小v和碰撞损失的动能△E;
(2)若P与挡板碰后,能在探测器的工作时间内通过B点,求v1的取值范围和P向左经过A 点时的最大动能E.
jfl25717 1年前 已收到1个回答 举报

静_520 幼苗

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解题思路:1、P1、P2碰撞过程,系统动量守恒,列出等式求解P1、P2碰后瞬间的速度大小,根据能量守恒求得碰撞损失的动能.
2、由于P与挡板的碰撞为弹性碰撞,所以P在AC间等效为匀减速运动,根据牛顿第二定律和运动学公式求解.

(1)P1、P2碰撞过程,动量守恒:mv1=2mv…①
解得v=
v1
2=3m/s…②
碰撞损失的动能△E=[1/2]m
v21-[1/2](2m)v2…③
解得△E=9J…④
(2)由于P与挡板的碰撞为弹性碰撞.故P在AC间等效为匀减速运动,设P在AC段加速度大小为a,由运动学规律,得:μ(2m)g=2ma
a=μg=0.1×10m/s2=1m/s2…⑤
P返回经过B时:3L=vt-[1/2]at2…⑥
由①⑤⑥解得:v1=
t2+24
t
由于2s≤t≤4s 所以解得v的取值范围5m/s≤v≤7m/s …⑦
所以v1的取值范围10m/s≤v1≤14m/s…⑧
P向左经过A时的速度v2
则:
v22−v2=−2a•4L …⑨
将⑦代入⑨可知,当v=5m/s时,P不能到达A;
当v=7m/s时,v2=
17m/s
所以v2的取值范围:v2
17m/s
所以当v2=
17m/s时,P向左经过A 点时有最大动能:E=[1/2](2m)
v22=17J…⑩
答:(1)若v1=6m/s,P1、P2碰后瞬间的速度大小v和碰撞损失的动能是9J;
(2)若P与挡板碰后,能在探测器的工作时间内通过B点,v1的取值范围10m/s≤v1≤14m/s,P向左经过A 点时的最大动能是17J.

点评:
本题考点: 动量守恒定律.

考点点评: 本题关键是明确P1、P2碰后的受力情况和运动情况,运用动量守恒定律结合能量守恒列出等式求解,掌握牛顿第二定律分析问题.

1年前

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