高中 | 弹性碰撞 题目答案及解析

稿件来源:高途

高中 | 弹性碰撞题目答案及解析如下,仅供参考!

选修3-5

第十六章 动量守恒定律

16.4 碰撞

弹性碰撞

超弹性碰撞是一个精彩的演示实验,把一个弹性小球放在一个弹性大球上,使它们自由落下,当它们落到弹性的水平地面上反弹时,小球跳得比原来高许多倍。某同学演示这个实验时,将$A$$B$两个大小不同的弹力球从离水平地面$h$高处由静止同时释放,如图所示。释放时$A$$B$两球(均可视为质点)相互接触且球心连线竖直,碰撞过程中均无机械能损失,若$A$球反弹后离碰撞点的最大高度为$H=4\;\rm h$,则$A$$B$两球的质量之比为$(\qquad)$

 

["

$1:3$

","

$2:3$

","

$1:2$

","

$3:4$

"]
[["A"]]

两球下落过程中根据系统机械能守恒有$\left( {{m}_{\text{A}}}+{{m}_{\text{B}}} \right)gh=\dfrac{1}{2}\left( {{m}_{\text{A}}}+{{m}_{\text{B}}} \right)v_{0}^{2}$

解得${{v}_{0}}=\sqrt{2gh}$

设两个小球触地碰撞后,$A$的速度大小为${{v}_{1}}$$B$的速度大小为${{v}_{2}}$$B$球与地面碰撞后速度等大反向,然后与$A$发生弹性碰撞,取向上为正方向,根据动量守恒定律可得${{m}_{\text{B}}}{{v}_{0}}-{{m}_{\text{A}}}{{v}_{0}}={{m}_{\text{A}}}{{v}_{1}}+{{m}_{\text{B}}}{{v}_{2}}$

根据系统机械能守恒定律有$\dfrac{1}{2}{{m}_{\text{B}}}v_{0}^{2}+\dfrac{1}{2}{{m}_{\text{A}}}v_{0}^{2}=\dfrac{1}{2}{{m}_{\text{A}}}v_{1}^{2}+\dfrac{1}{2}{{m}_{\text{B}}}v_{2}^{2}$

$A$碰后由机械能守恒得${{m}_{\text{A}}}gH=\dfrac{1}{2}{{m}_{\text{A}}}v_{1}^{2}$

联立解得$h={{\left( \dfrac{{{m}_{\text{A}}}+{{m}_{\text{B}}}}{3{{m}_{\text{B}}}-{{m}_{\text{A}}}} \right)}^{2}}H$

由题知$H=$$4$$h$

联立解得${{m}_{\text{A}}}:{{m}_{\text{B}}}=1:3$

$\rm A$正错,$\rm BCD$错误。

故选$\rm A$

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