如图所示,长l为0.8m的细绳,一端固定于O点,另一端系一个质量为0.2kg的球.将球提起使细绳处于水平位置时无初速度释放.当球摆至最低点时,恰与放在光滑水平桌面边缘的质量为1kg的铁块正碰,碰后小球以2m/s的速度弹回.若光滑桌面距地面高度h=1.25m,g取10m/s2,
试求:(1)小球与铁块相碰前的速度;
(2)相碰后铁块的速度v2;
(3)铁块落地点距桌边的水平距离.
解题思路:(1)由机械能守恒定律求出小球的速度.(2)由动量守恒定律可以求出铁块的速度.(3)由平抛运动规律可以求出水平距离.
(1)小球下摆过程机械能守恒,
由机械能守恒定律得:m1gl=[1/2]m1v2,
小球与铁块相碰前的速度:v=
2gl=
2×10×0.8=4 m/s.
(2)碰撞过程系统动量守恒,选小球向右为正方向,
由动量守恒定律得:m1v=-m1v1+m2v2,
球与铁块相碰后铁块的速度:v2=
m1(v+v1)
m2=
0.2×(4+2)
1=1.2 m/s.
(3)铁块离开桌面后做平抛运动,
竖直方向:h=[1/2]gt2,t=
2h
g
2×1.25
10=0.5s,
水平方向:v=v2t=1.2×0.5=0.6m;
答:(1)小球与铁块相碰前的速度为4m/s.
(2)相碰后铁块的速度v2为1.2m/s;
(3)铁块落地点距桌边的水平距离为0.6m.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.
考点点评: 本题考查了求速度、位移问题,分析清楚物体运动过程、应用机械能守恒定律、动量守恒定律、平抛运动规律即可正确解题.
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