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在光滑的水平面上沿直线按不同的间距依次排列着质量均为m的滑块,1、2、3、…(n...

在光滑的水平面上沿直线按不同的间距依次排列着质量均为m的滑块,1、2、3、…(n-1)、n,滑块P的质量也为m.P从静止开始在大小为F的水平恒力作用下向右运动,经时间T与滑块1碰撞,碰撞后滑块便粘连在一起.以后每经过时间T就与下一滑块碰撞一次,每次碰撞后均粘连在一起,每次碰撞时间极短,每个物块都可简化为质点.求
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(1)第一次碰撞后瞬间的速度及第一次碰撞过程中产生的内能;
(2)发生第n次碰撞后瞬间的速度vn为多大;
(3)第n-1个滑块与第n个滑块间的距离sn-1
(1)根据动量定理求出第一次碰撞前P的速度.由于碰撞时间极短,碰撞过程动量守恒,得到第一次碰撞后瞬间的速度.碰撞过程中产生的内能等于系统动能的减小,根据能量守恒定律求出. (2)根据动量定理研究从开始到发生第n次碰撞过程,求出发生第n次碰撞后瞬间的速度vn. (3)根据动量定理求出第(n-1)次碰后的速度,对第n次碰撞前全过程应用动量定理求出第n次碰后的速度,再由动能定理求出第n-1个滑块与第n个滑块间的距离sn-1. 【解析】 (1)设第一次碰撞前瞬间P的速度为u1,根据动量定理得:FT=mu1    得撞前瞬间的速度u1= 因碰撞时间极短,第一次碰撞后瞬间的速度为V1,根据动量守恒得:mu1=2mV1 得碰后瞬间速度V1=  第一次碰撞过程中产生的内能:△E== (2)因每次碰撞时间极短,对从开始到发生第n次碰撞后瞬间应用动量定理: F•nT=(n+1)mVn    解得:Vn= (3)同理可以求出第(n-1)次碰后的速度Vn-1= 对第n次碰撞前全过程应用动量定理      FnT=nmun   得到:un=  (与n无关) 对n-1到n之间应用动能定理:    FSn-1= 代入化简得:Sn-1= 答: (1)第一次碰撞后瞬间的速度为度V1=,第一次碰撞过程中产生的内能为; (2)发生第n次碰撞后瞬间的速度vn为; (3)第n-1个滑块与第n个滑块间的距离sn-1=.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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