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在光滑水平面上有两个质量都是0.5kg的小球(半径可忽略)A和B,假设两球之间的...

在光滑水平面上有两个质量都是0.5kg的小球(半径可忽略)A和B,假设两球之间的作用力有下面的特点:当两球心间的距离大于2m时,两球间无相互作用力;当两球心间的距离等于或小于2m并大于1m时,两球间存在大小等于6N的相互作用的恒定斥力;当两球心间的距离等于或小于1m时,两球间存在大小等于8N的相互作用的恒定斥力.现在A球从远离B球处以8m/s的速度沿两球连心线向原来静止的B球运动,如图所示.
求:(1)A球和B球的最终速度.
(2)两球心间的最小距离.

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(1)对于AB系统,由动量守恒定律和机械能守恒列出等式求解 (2)A球向B球接近至A、B间的距离小于L之后,A球的速度逐步减小,B球从静止开始加速运动,两球间的距离逐步减小.当A、B两球的速度相等时,两球间的距离最小.若此距离大于2 r,则两球就不会接触.结合牛顿第二定律和运动学公式求出v必须满足的条件. 【解析】 (1)由动量守恒定律和机械能守恒,有m1V=m1V1+m2V2 m1V2=m1+m2 又m1=m2 解得V1=0,V2=V=8m/s. (2)当两小球距离最近时二者速度相等,设为V3 由动量守恒有m1V=m1V3+m2V3; 又m1=m2所以V3=V=4m/s 系统减小的动能为m1V2-m1-m2=8J 系统减小的动能用来克服两小球之间的斥力做功. 设两小球从开始相斥到速度变为相等接近的距离为S. 两小球距离从2米接近到1米时克服斥力做功为:w1=6N×1m=6J, 斥力变为8N后接近的距离为(S-1m), 由8J-6J=8N×(S-1m) 解得S=1.25m. 所以两球心间的最小距离为2m-1.25m=0.75m.答:(1)A球和B球的最终速度分别是0,8m/s. (2)两球心间的最小距离是0.75m.
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考点分析:
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如图所示,一对平行光滑轨道放置大水平面上,两轨道相距L=1m,两轨道之间用电阻R=2Ω连接,有一质量为m=0.5kg的导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向下.现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆,使导体杆从静止开始做匀加速运动.经过位移s=0.5m后,撤去拉力,导体杆又滑行了相同的位移s后停下.
求:(1)全过程中通过电阻R的电荷量.
(2)拉力的冲量.
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(4)画出拉力随时间变化的F-t图象.

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请你根据以上的已知量,用所学过的物理知识,推导出与飞船或地球有关的其他物理量的表达式(至少两个).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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