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专题16 爆炸与类爆炸模型
爆炸模型 1
含弹簧的“爆炸”模型 2
人船模型与类人船模型 4
爆炸模型
如图所示,光滑水平面上放有质量M=3kg和m=1kg可视为质点的小物块A、B,右端有质量M'=2kg,高h=1.2m的光滑弧形滑块C,下表面与水平面平滑接触,开始时三者静止.现使A、B间夹少许炸药,炸药爆炸,50%的化学能转化为A、B的机械能,B恰好能滑到弧形滑块最高点,g=10m/s2,求:
①B滑到C的最高点时的速度大小;
②炸药爆炸时释放的化学能.
观赏“烟火”表演是每年“春节”庆祝活动的压轴大餐。某型“礼花”底座仅0.2s的发射时间,就能将5kg的礼花弹竖直抛上180m的高空。(忽略发射底座高度,不计空气阻力,g取10m/s2)。
(1)“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力约是多大?
(2)某次试射,当礼花弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两块(爆炸时炸药质量忽略不计),测得两块落地点间的距离S=900m,落地时两者的速度相互垂直,两块的质量各为多少?
如图(a)所示,竖直平面内一倾角为θ=30°、足够长的粗糙斜面与长度为l=2m的粗糙水平面CD平滑连接,CD右侧固定一弹性挡板。可视为质点、材料相同的滑块A、B质量分别为mA=1kg、mB=2kg,置于水平面左端C点。某时刻A、B之间的少量炸药突然爆炸(可视为瞬间过程),若A、B之间炸药爆炸的能量有48J转化为A、B的机械能,其余能量转化为内能。爆炸后瞬间A、B速度方向均在水平方向上,A第一次在斜面上运动的v﹣t图线如图(b)所示(图中v1、v2和t1未知)。A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短,已知滑块A、B与水平面CD之间的动摩擦因数为μ=0.2,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)爆炸结束的瞬间A、B获得的速度大小;
(2)A与粗糙斜面之间的动摩擦因数 1;
(3)A第一次回到斜面底端时,A与B之间的距离及A和B都停止后,A与B之间的距离。
含弹簧的“爆炸”模型
如图甲所示,在一次爆炸实验中,质量分别为m=2kg和M=8kg的A、B两个物体之间装有少量炸药,并排放在水平导轨上。爆炸点的左侧的墙壁上装有轻弹簧,弹簧的左端固定,右端与A物体的距离L0=1.25m。当炸药发生爆炸后,测得A物体压缩弹簧的过程中,对弹簧的压力F随压缩量x的变化关系如图乙所示(最大压缩量为25cm)。已知A、B两物体与水平导轨间的动摩擦因数均为μ=0.2,A、B物体的碰撞不损失机械能,两物体均可看作质点。重力加速度g=10m/s2。求:
(1)A压缩弹簧的过程中,克服摩擦力做的功和弹性势能的最大值;
(2)爆炸过程A、B获得的机械能之和;
(3)物体A和B最终静止时离爆炸点的距离。
如图,倾角θ=37°的足够长斜面体固定在水平面上,在斜面底端垂直斜面固定一弹性挡板P,质量分别为m和4m的小物块a、b置于斜面上,物块a与斜面间无摩擦。两小物块间夹一劲度系数很大、处于压缩状态的轻质短弹簧,弹簧通过机关锁定。现给两物块一大小为v0的初速度,两物块恰好能沿斜面匀速下滑,此时解除弹簧锁定,解除锁定后弹簧会迅速恢复原长并被移走。两物块均可视为质点,不计弹簧长度,物块a、物块b、挡板P间的碰撞均为弹性碰撞,重力加速度为g。
(1)求物块b与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)若锁定弹簧的弹性势能为Ep,求弹簧恢复原长时a、b两物块的速度;
(3)若锁定弹簧的弹性势能Ep=10,求解锁弹开后物块b沿斜面向上滑动的最大距离xm。
如图所示,水平面上有三个滑块A、B和C,mA=mC=1kg,mB=2kg,C物块的右侧光滑,左侧粗糙,物块与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.2,A和B间夹有一压缩轻弹簧(弹簧与A、B不相连),开始时在外力作用下处于静止状态,撤除外力后,弹簧恢复原长时A刚好和C碰撞后粘在一起,A和C向左滑行1m后静止,已知A、B和C均可看作质点,g=10m/s2,求:
(1)A和C碰撞后的瞬间速度的大小;
(2)开始时弹簧的弹性势能为多大;
(3)若弹簧的劲度系数,弹簧的弹性势能表达式为,x为弹簧的形变量,求初始时A和C之间的距离。
如图所示,形状、材料相同的物块a、b静止在足够长的粗糙水平面上,b左端固定一劲度系数足够大的轻弹簧c,a、b、c中心共线,c左端与a相距x0。现给a一水平向右的初速度v,a刚接触c时的速度为,此后a的速度减为零时恰好与c分离,且此时b的速度恰好为。已知物块a、b质量分别为2m、m,两物块可视为质点,重力加速度为g,忽略空气阻力,求:
(1)物块a、b与水平面间的动摩擦因数μ;
(2)物块a与c接触的时间t;
(3)物块a与c刚分离时,物块b的位移大小。
人船模型与类人船模型
物理规律往往有一定的适用条件,我们在运用物理规律解决实际问题时,需要判断使用的物理规律是否成立。如图所示,站在车上的人用锤子连续敲打小车。初始时,人、车、锤都静止,假设水平地面光滑,关于这一物理过程,下列说法正确的是( )
A.连续敲打可使小车持续向右运动
B.人、车和锤组成的系统机械能守恒
C.人、车和锤组成的系统动量和机械能都不守恒
D.人、车和锤组成的系统动量守恒但机械能不守恒
(多选)如图所示,半径为R、质量为2m的光滑半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,将质量为m的小球(可视为质点)从A点正上方高为R处由静止释放,由A点经过半圆轨道后从B冲出,重力加速度为g,则( )
A.小球进入半圆轨道后,由小球和小车组成的系统总动量守恒
B.小球离开小车后做斜上抛运动了
C.小车向左运动的最大距离为
D.小车获得的最大速度为
(多选)
如图所示,将一质量为M半径为R内壁光滑的半圆槽置于光滑的水平面上.现从半圆槽右端入口处静止释放一质量为m(M>m)的小球,则小球释放后,以下说法中正确的是( )
A.小球能滑至半圆槽左端槽口处
B.小球滑至半圆槽最低点时半圆槽的位移大小为
C.若开始时小球在半圆槽最低点且小球有方向向左大小为v0的初速度,则小球再次回到半圆槽最低点时的速度大小为
D.若开始时小球在半圆槽最低点且小球有方向向左大小为v0的初速度,如果小球能从左侧槽口飞出,则离开槽口后还能上升的最大高度为
(多选)如图所示,质量为9m的滑块A置于光滑水平地面上,A底面宽为a,上表面宽为b,高为h,左侧面为一光滑圆弧面,与地面平滑连接。将一质量为m的滑块B(可视为质点)从A的左侧面顶端由静止释放,一段时间后B滑到A的底端。从系统开始运动到B刚滑到A底端的过程中,下列说法正确的是( )
A.A、B组成的系统动量守恒
B.支持力对B做功为
C.合外力对A的冲量大小为
D.A滑动的距离为
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专题16 爆炸与类爆炸模型
爆炸模型 1
含弹簧的“爆炸”模型 5
人船模型与类人船模型 10
爆炸模型
如图所示,光滑水平面上放有质量M=3kg和m=1kg可视为质点的小物块A、B,右端有质量M'=2kg,高h=1.2m的光滑弧形滑块C,下表面与水平面平滑接触,开始时三者静止.现使A、B间夹少许炸药,炸药爆炸,50%的化学能转化为A、B的机械能,B恰好能滑到弧形滑块最高点,g=10m/s2,求:
①B滑到C的最高点时的速度大小;
②炸药爆炸时释放的化学能.
【解答】解:①设B滑上C前的速度为v1,恰好能到达C的最高点,说明BC达到共同速度,设为v共,双方相对运动的过程中系统的水平方向上动量守恒、机械能守恒,以向右为正,则有:
mv1=(m+M′)v共,
(m+M′)v共2+mgh
两式联立解得:v1=6m/s,v共=2m/s
②炸药爆炸时,A的速度为v2,A、B构成的系统动量守恒,则有:
mv1﹣Mv2=0
得:v2=2m/s
由题意得:E化=2()=48J
答:①B滑到C的最高点时的速度大小为2m/s;
②炸药爆炸时释放的化学能为48J.
观赏“烟火”表演是每年“春节”庆祝活动的压轴大餐。某型“礼花”底座仅0.2s的发射时间,就能将5kg的礼花弹竖直抛上180m的高空。(忽略发射底座高度,不计空气阻力,g取10m/s2)。
(1)“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力约是多大?
(2)某次试射,当礼花弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两块(爆炸时炸药质量忽略不计),测得两块落地点间的距离S=900m,落地时两者的速度相互垂直,两块的质量各为多少?
【解答】解:(1)设礼花弹竖直抛上180m高空用时为t,由竖直上抛运动的对称性知:
解得:t=6s
设发射时间为t1,火药对礼花弹的作用力为F,对礼花弹发射到180m高空运用动量定理有:Ft1﹣mg(t+t1)=0
解得:F=1550N
(2)设礼花弹在180m高空爆炸时分裂为质量为m1、m2的两块,对应水平速度大小为v1、v2,方向相反,礼花弹爆炸时该水平方向合外力为零,取m1的速度方向为正方向,由动量守恒定律有:
m1v1﹣m2v2=0
且有:m1+m2=m
由平抛运动的规律和题目落地的距离条件有:(v1+v2)t=S
设物块落地时竖直速度为vy,落地时两者的速度相互垂直,如图所示,有:,又 vy=gt
代入数据解得:对应;
或 对应
答:
(1)“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力约是1550N;
(2)两块的质量各为1kg和4kg。
如图(a)所示,竖直平面内一倾角为θ=30°、足够长的粗糙斜面与长度为l=2m的粗糙水平面CD平滑连接,CD右侧固定一弹性挡板。可视为质点、材料相同的滑块A、B质量分别为mA=1kg、mB=2kg,置于水平面左端C点。某时刻A、B之间的少量炸药突然爆炸(可视为瞬间过程),若A、B之间炸药爆炸的能量有48J转化为A、B的机械能,其余能量转化为内能。爆炸后瞬间A、B速度方向均在水平方向上,A第一次在斜面上运动的v﹣t图线如图(b)所示(图中v1、v2和t1未知)。A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短,已知滑块A、B与水平面CD之间的动摩擦因数为μ=0.2,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)爆炸结束的瞬间A、B获得的速度大小;
(2)A与粗糙斜面之间的动摩擦因数 1;
(3)A第一次回到斜面底端时,A与B之间的距离及A和B都停止后,A与B之间的距离。
【解答】解:(1)在爆炸瞬间,滑块A,B根据动量守恒定律,规定水平向右为正方向
0=﹣mAv1+mBvB
根据能量守恒定律E
得v1=8m/s,vB=4m/s
(2)A在斜面上上滑过程中,假设A与斜面的动摩擦因数为μ1
0=v1﹣aA1t1
mgsinθ+μ1mAgcosθ=mAaA
A在斜面上下滑的过程中
v2=aA2 2t1
得v2=4m/s,,,,t1=1s
(3)由(2)问可知,A从爆炸结束到第一次回到斜面底端所用时间为3t1=3s因为B与挡板碰撞前后,速度和加速度大小均不变,所以可全程看为匀减速直线运动,根据牛顿第二定律
μmBg=mBaB
0=vB﹣aBt2
得t2=2s
所以A第一次回到斜面底端时,B已停止
得xB1=4m=2l
所以B刚回到C点时速度减为0,即A第一次回到斜面底端时A与B之间的距离为0
A,B碰撞过程中,根据动量守恒定律,规定水平向右为正方向
mAv2=﹣mAv3+mBv4
根据机械能守恒定律
得v3/s.v4
B从碰撞后到停止xB2
因v3<v4,所以A,B不会相撞
A第二次滑上斜面和滑下斜面,
解得:
A从水平面上运动到停止
所以两物体最终相距Δx
答:(1)爆炸结束的瞬间A、B获得的速度大小分别为8m/s,4m/s;
(2)A与粗糙斜面之间的动摩擦因数 1为;
(3)A第一次回到斜面底端时,A与B之间的距离及A和B都停止后,A与B之间的距离为m。
含弹簧的“爆炸”模型
如图甲所示,在一次爆炸实验中,质量分别为m=2kg和M=8kg的A、B两个物体之间装有少量炸药,并排放在水平导轨上。爆炸点的左侧的墙壁上装有轻弹簧,弹簧的左端固定,右端与A物体的距离L0=1.25m。当炸药发生爆炸后,测得A物体压缩弹簧的过程中,对弹簧的压力F随压缩量x的变化关系如图乙所示(最大压缩量为25cm)。已知A、B两物体与水平导轨间的动摩擦因数均为μ=0.2,A、B物体的碰撞不损失机械能,两物体均可看作质点。重力加速度g=10m/s2。求:
(1)A压缩弹簧的过程中,克服摩擦力做的功和弹性势能的最大值;
(2)爆炸过程A、B获得的机械能之和;
(3)物体A和B最终静止时离爆炸点的距离。
【解答】解:(1)A压缩弹簧的过程中,压缩量的最大值:x=25cm,
则克服摩擦力做功:Wf=μmgx=0.2×2×10×0.25J=1J;
根据功能关系知,弹性势能的最大值等于克服弹簧弹力做功的大小,即为F﹣x图线围成的面积,
可知:;
(2)根据能量守恒定律有:,
代入数据解得:vA=4m/s,
爆炸前后瞬间A、B组成的系统动量守恒,规定向左为正方向,根据动量守恒定律有:0=mvA﹣MvB,
解得B的速度大小:vB=1m/s;
则A、B获得的机械能之和:EJ=20J;
(3)爆炸后,B向右做匀减速直线运动,设B向右速度减为零时,与爆炸点的距离为x1,
根据动能定理得:,
代入数据解得:x1=0.25m,
设A与弹簧反弹后运动到B速度为零的位置时速度为v1,根据能量守恒定律有:,
代入数据解得:v1,
A、B物体的碰撞不损失机械能,规定向右为正方向,根据动量守恒定律有:mv1=mv2+Mv3,
根据机械能守恒定律有:,
代入数据解得,;
对A运用动能定理得:,
代入数据解得:x2=0.27m,
则A最终静止时距离爆炸点的距离:xA=x2﹣x1=0.27m﹣0.25m=0.02m;
理得:,
代入数据解得:x3=0.12m,
则B最终静止时距离爆炸点的距离:xB=x1+x3=0.25m+0.12m=0.37m。
答:(1)A压缩弹簧的过程中,克服摩擦力做的功为1J,弹性势能的最大值为10J;
(2)爆炸过程A、B获得的机械能之和为20J;
(3)物体A和B最终静止时离爆炸点的距离分别为0.02m、0.37m。
如图,倾角θ=37°的足够长斜面体固定在水平面上,在斜面底端垂直斜面固定一弹性挡板P,质量分别为m和4m的小物块a、b置于斜面上,物块a与斜面间无摩擦。两小物块间夹一劲度系数很大、处于压缩状态的轻质短弹簧,弹簧通过机关锁定。现给两物块一大小为v0的初速度,两物块恰好能沿斜面匀速下滑,此时解除弹簧锁定,解除锁定后弹簧会迅速恢复原长并被移走。两物块均可视为质点,不计弹簧长度,物块a、物块b、挡板P间的碰撞均为弹性碰撞,重力加速度为g。
(1)求物块b与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)若锁定弹簧的弹性势能为Ep,求弹簧恢复原长时a、b两物块的速度;
(3)若锁定弹簧的弹性势能Ep=10,求解锁弹开后物块b沿斜面向上滑动的最大距离xm。
【解答】解:(1)对a、b整体,根据受力平衡可得:5mgsinθ=μ×4mgcosθ
解得:μ
(2)设摊开瞬间物块a、b的速度分别为va、vb,
以沿斜面向下方向为正,根据动量守恒可得:5mv0=mva+4mvb
由能量守恒有:
解得:;
(3)若锁定弹簧的弹性势能Ep=10,则由上问分析可得:va=5v0;vb=0
对于物块b,由于gsinθ<μcosθ,因此弹簧恢复原长后物块b静止,物块a与挡板弹性碰撞后返回再与物块b多次弹性碰撞,当物块a返回物块b处速度为零时,物块b沿斜面向上滑动的最大距离最大,根据能量守恒可得,则有:
代入解得:xm
答:(1)物块b与斜面间的动摩擦因数μ为;
(2)若锁定弹簧的弹性势能为Ep,弹簧恢复原长时a、b两物块的速度分别为和;
(3)若锁定弹簧的弹性势能Ep=10,解锁弹开后物块b沿斜面向上滑动的最大距离为。
如图所示,水平面上有三个滑块A、B和C,mA=mC=1kg,mB=2kg,C物块的右侧光滑,左侧粗糙,物块与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.2,A和B间夹有一压缩轻弹簧(弹簧与A、B不相连),开始时在外力作用下处于静止状态,撤除外力后,弹簧恢复原长时A刚好和C碰撞后粘在一起,A和C向左滑行1m后静止,已知A、B和C均可看作质点,g=10m/s2,求:
(1)A和C碰撞后的瞬间速度的大小;
(2)开始时弹簧的弹性势能为多大;
(3)若弹簧的劲度系数,弹簧的弹性势能表达式为,x为弹簧的形变量,求初始时A和C之间的距离。
【解答】解:(1)设A和C碰后的速度为v。A和C碰撞后向左滑行过程,根据动能定理有
解得:v=2m/s
(2)设弹簧恢复原长时,A、B的速度大小分别为vA、vB,A和C作用的过程,取向左为正方向,由动量守恒定律有
mAvA=(mA+mC)v
A和B作用的过程,取向左为正方向,由动量守恒定律有
mAvA+mB(﹣vB)=0
开始时弹簧的弹性势能为
解得:Ep=12J
(3)设初始时弹簧的压缩量为x。
根据
解得:x=0.3m
在A和B相互作用的过程中,每时每刻都有
mAvA=mBvB
故mAsA=mBsB
又因sA+sB=x
解得初始时A和C之间的距离为:sA=0.2m
答:(1)A和C碰撞后的瞬间速度的大小为2m/s;
(2)开始时弹簧的弹性势能为12J;
(3)初始时A和C之间的距离为0.2m。
如图所示,形状、材料相同的物块a、b静止在足够长的粗糙水平面上,b左端固定一劲度系数足够大的轻弹簧c,a、b、c中心共线,c左端与a相距x0。现给a一水平向右的初速度v,a刚接触c时的速度为,此后a的速度减为零时恰好与c分离,且此时b的速度恰好为。已知物块a、b质量分别为2m、m,两物块可视为质点,重力加速度为g,忽略空气阻力,求:
(1)物块a、b与水平面间的动摩擦因数μ;
(2)物块a与c接触的时间t;
(3)物块a与c刚分离时,物块b的位移大小。
【解答】解:(1)从开始到a刚接触c的过程,由动能定理得:
﹣2μmgx02m()22mv2
解得:μ
(2)因弹簧的劲度系数足够大,a接触c后在极短时间内弹簧弹力大于b与水平面的最大静摩擦力,使b开始运动,故可忽略a刚接触c到b开始运动的时间,即可认为物块a与c接触的过程,a、b的运动时间相等,以向右为正方向,设物块a与c接触的时间内弹簧弹簧对a、b的冲量分别为Ia、Ib,则有:
Ia=﹣Ib
对a、b分别由动量定理得:
﹣2μmgt+Ia=0﹣2m
﹣μmgt+Ib=m0
解得:t
(3)与(2)同理,因弹簧的劲度系数足够大,可忽略a刚接c簧到b开始运动过程a的位移,故可认为物块a与c接触的过程a、b的位移相同,设此位移为x,对ab整体由功能关系和能量守恒定律得:
﹣μ(2m+m)gxm()22m()2
解得:x
答:(1)物块a、b与水平面间的动摩擦因数μ为;
(2)物块a与c接触的时间t为;
(3)物块a与c刚分离时,物块b的位移大小为。
人船模型与类人船模型
物理规律往往有一定的适用条件,我们在运用物理规律解决实际问题时,需要判断使用的物理规律是否成立。如图所示,站在车上的人用锤子连续敲打小车。初始时,人、车、锤都静止,假设水平地面光滑,关于这一物理过程,下列说法正确的是( )
A.连续敲打可使小车持续向右运动
B.人、车和锤组成的系统机械能守恒
C.人、车和锤组成的系统动量和机械能都不守恒
D.人、车和锤组成的系统动量守恒但机械能不守恒
【解答】解:A.对人、车和锤采用整体法,整体水平方向不受外力,水平方向动量守恒,水平方向整体总动量为零,用锤子连续敲打小车左端,当锤子向左运动,根据动量守恒,小车向右运动;当锤子向右运动,根据动量守恒,小车向左运动;故小车左右往复运动,不会持续向右运动,故A错误;
BCD.人消耗体能,根据能量转化和守恒,人体内储存的化学能转化为系统机械能,故人、车和锤整体机械能不守恒;在锤子连续敲打下,整体在竖直方向合外力不等于零,故整体在竖直方向不满足动量守恒,所以人、车和锤组成的系统动量不守恒,故BD错误,C正确。
故选:C。
(多选)如图所示,半径为R、质量为2m的光滑半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,将质量为m的小球(可视为质点)从A点正上方高为R处由静止释放,由A点经过半圆轨道后从B冲出,重力加速度为g,则( )
A.小球进入半圆轨道后,由小球和小车组成的系统总动量守恒
B.小球离开小车后做斜上抛运动了
C.小车向左运动的最大距离为
D.小车获得的最大速度为
【解答】解:A、小球进入半圆轨道后,水平方向不受力,由小球和小车组成的系统总动量在水平方向守恒,故A错误;
B、开始时系统水平方向的总动量为零,小球由B点离开小车时,小球和小车在水平方向的速度相同,结合系统水平方向动量为零,知小球离开小车小球与小车水平方向速度均为零,则小球离开小车后做竖直上抛运动,故B错误;
C、系统水平方向动量守恒,当小球由B离开小车时,小车向左运动的距离最大,小球在半圆轨道的任意位置时,小球的水平速度大小vx与小车的速度大小v1始终满足:mvx﹣2mv1=0
设小车向左运动的最大距离为x,用位移表示平均速度,可得:m 2m0,解得:x,故C正确;
D、系统水平方向动量守恒,当小球下滑到半圆轨道的最低点时,小车获得的速度最大(设为vm),规定向右为正方向,在水平方向上由动量守恒定律得:
mv﹣2mvm=0
根据机械能守恒定律得:
mg 2R
解得:vm,故D正确。
故选:CD。
(多选)
如图所示,将一质量为M半径为R内壁光滑的半圆槽置于光滑的水平面上.现从半圆槽右端入口处静止释放一质量为m(M>m)的小球,则小球释放后,以下说法中正确的是( )
A.小球能滑至半圆槽左端槽口处
B.小球滑至半圆槽最低点时半圆槽的位移大小为
C.若开始时小球在半圆槽最低点且小球有方向向左大小为v0的初速度,则小球再次回到半圆槽最低点时的速度大小为
D.若开始时小球在半圆槽最低点且小球有方向向左大小为v0的初速度,如果小球能从左侧槽口飞出,则离开槽口后还能上升的最大高度为
【解答】解:A、以半圆槽与小球组成的系统为研究对象,在整个过程中,系统在水平方向不受外力,系统在水平方向动量守恒且总动量为零;在整个过程中,半圆槽与小球组成的系统只有重力做功,系统机械能守恒,根据机械能守恒定律可知小球能滑到半圆槽左端入口处,故A正确;
B、设小球滑至半圆槽最低点时半圆槽的位移大小为x,取向左为正方向,对系统水平方向根据平均动量守恒可得:0=mM,解得:x,故B错误;
C、若开始时小球在半圆槽最低点且小球有方向向左大小为v0的初速度,设小球再次回到轨道最低点的速度为v1、槽的速度为v2;
取向左为正方向,根据动量守恒定律可得:mv0=mv1+Mv2,
根据机械能守恒定律可得:mv02mv12Mv22,
联立解得:v1,v2,小球再次回到半圆槽最低点时的速度大小为,故C正确;
D、若开始时小球在半圆槽最低点且小球有方向向左大小为v0的初速度,如果小球能从左侧槽口飞出,
取向左为正方向,根据动量守恒定律可得:mv0=(m+M)v
根据机械能守恒定律可得:mv02(m+M)v2+mg(R+H)
联立解得:,故D正确。
故选:ACD。
(多选)如图所示,质量为9m的滑块A置于光滑水平地面上,A底面宽为a,上表面宽为b,高为h,左侧面为一光滑圆弧面,与地面平滑连接。将一质量为m的滑块B(可视为质点)从A的左侧面顶端由静止释放,一段时间后B滑到A的底端。从系统开始运动到B刚滑到A底端的过程中,下列说法正确的是( )
A.A、B组成的系统动量守恒
B.支持力对B做功为
C.合外力对A的冲量大小为
D.A滑动的距离为
【解答】解:A、由于A、B组成的系统竖直方向合外力不为零,竖直方向动量不守恒,所以A、B组成的系统动量不守恒,故A错误;
B、设B滑到底端的速度大小为v2,此时A的速度大小为v1,取向右为正方向,水平方向根据动量守恒定律可得:
0=9mv1﹣mv2
根据系统机械能守恒定律可得:mgh9mv12mv22
联立解得:v1,v2=3
根据动能定理可得支持力对A做的功为:WA,解得:WAmgh,
由于A和B组成的系统机械能守恒,则支持力对B做功为WB,故B错误;
C、根据动量定理可得合外力对A的冲量大小为IA=9mv1,解得:IA,故C正确;
D、根据“人船模型”可得:9mx=m(a﹣b﹣x),解得A滑动的距离为:x,故D正确。
故选:CD。
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