- 高三物理第五章讲解
高三物理第五章包括动量和冲量、火箭、卫星中的物理问题、带电粒子的运动、碰撞、滑块模型、电子跃迁等内容。
相关例题:
题目:一个质量为 m 的小球,以初速度 v0 撞向置于光滑水平面上的静止木块,木块的质量为 2m。求碰撞后小球可能弹回的速度范围。
解答:
首先,我们需要考虑碰撞后的系统动量守恒。根据动量守恒定律,我们有:
mv0 = (m+2m)v (1)
接下来,我们需要考虑碰撞后小球的反弹速度范围。假设小球反弹的速度为 v',那么根据能量守恒定律,我们有:
(1/2)mv0² = (1/2)mv'² + (1/2) × 2mv² (2)
由于碰撞是弹性碰撞,所以反弹速度 v' 必须满足:
v' ≤ v (3)
为了使反弹速度 v' 最大,我们需要让木块以最大速度 v 反弹。此时,木块的速度为 v = v0 - 2v',代入能量守恒定律的公式(2)中,我们得到:
(1/2)mv0² = (1/2)mv'² + (3/2)mv0² - 4mv'v'' (4)
由于碰撞是弹性碰撞,所以反弹速度 v'' 必须满足:
v'' = v' - v (5)
代入(4)式中,我们得到:
v'' = (v' - v0 + 2v') / 3 (6)
由于反弹速度 v'' 是负值,所以最大速度 v' 必须满足:
v''² = -v'² (7)
代入(6)式中,我们得到:
v'² = -v0² / 9 (8)
将(8)式代入(3)式中,我们得到:
v' ≤ -v0 / 3 (9)
由于反弹速度不能小于零(即小于 v0),所以我们可以得出结论:小球可能弹回的速度范围是:
-v0 / 3 ≤ v' ≤ v (10)
答案总结:根据上述解答,我们可以得出结论:碰撞后小球可能弹回的速度范围是 -v0 / 3 ≤ v' ≤ v。在这个范围内,速度越小表示反弹越快,速度越大表示反弹越慢。需要注意的是,这个范围并不代表所有可能的情况,因为题目中没有给出具体的初始条件和边界条件。在实际应用中,需要根据实际情况进行具体分析。
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