(2010•武汉二模)在探究某种笔的弹跳问题时,建立以下简化模型进行研究.

(2010•武汉二模)在探究某种笔的弹跳问题时,建立以下简化模型进行研究.
把笔分为轻质弹簧、圆筒和直杆三部分,薄挡板P固定在直杆上,轻质弹簧的两端分别固定在圆筒顶部和薄挡板P上,质量为M的圆筒可沿直杆无摩擦滑动,直杆和挡板P的总质量为m.开始时将笔直立于水平桌面,在桌面上方的矩形区域内有竖直向上的匀强电场,带正电的挡板P非常靠近电场的上边界,挡板P与周围物体绝缘接触,受到的电场力与笔的重力大小相等.向上移动圆筒使弹簧处于原长状态,此时挡板P刚好与圆筒底部接触,如图甲所示.现用力缓慢向下压圆筒,使圆筒底部恰好与水平桌面接触,此过程中压力做功为W,如图乙所示.撤除压力,圆筒弹起并与挡板P碰撞,两者一起上升到最大高度后自由落下,此后直杆在桌面上多次跳动.
假设圆筒与挡板P每次碰撞结束时均具有相同速度,碰撞时间均忽略不计.直杆与桌面每次碰撞后均不反弹,直杆始终保持竖直状态.不计一切摩擦与空气阻力,重力加速度大小为g,求:
(1)直杆第一次上升的最大高度h1
(2)直杆运动的总路程h.
校扫地扫不 1年前 已收到1个回答 举报

残无人道 春芽

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解题思路:(1)弹簧恢复原长时,能量守恒,结合功能关系可得到压力做功和初速度的关系,求出碰撞后的速度利用竖直上抛运动规律可求得最大高度;
(2)应用动量守恒,可求得圆筒底部与挡板n次碰撞后的速度,从而可求出n次上升的最大高度,从而可求出直杆运动的总路程.

(1)设将圆筒下移h0,设其底部与水平桌面接触时,弹簧的弹性势能为EP,根据功能关系W+Mgh0=EP ①撤除压力后,当弹簧恢复原长时,设圆筒与挡板碰前的速度为v0,根据能量守恒EP=Mgh0+12Mv20 &...

点评:
本题考点: 动量守恒定律;能量守恒定律.

考点点评: 本题关键是分析直杆的运动规律,利用能量守恒、动量守恒以及竖直上抛运动规律解题.

1年前

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