Question

（2012?黃埔區(qū)模擬）A、如圖所示的單擺，擺球a向右擺動到最低點時，恰好與一沿水平方向向左運動的粘性小球b發(fā)生碰撞，并粘接在一起，且擺動平面不變．已知碰撞前a球擺動的最高點與最低點的高度差為h，偏角θ較小，擺動的周期為T，a球質量是b球質量的4倍，碰撞前a球在最低點的速度是b球速度的一半．則碰撞后，擺動的周期為

1

T，擺球的最高點與最低點的高度差為

0.16

 h． 

B、我國繞月探測工程的研究和工程實施已取得重要進展．設地球、月球的質量分別為m₁、m₂，半徑分別為R₁、R₂，人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度為v，對應的環(huán)繞周期為T₁．則環(huán)繞月球表面附近圓軌道飛行的探測器的速度為

m2R1 m1R2

v

，對應的環(huán)繞周期為

m1 R 3 2 m2 R 3 1

T₁

．

Answer 1

分析：A、單擺的周期是由單擺的擺長和當?shù)氐闹亓�加速度的大小共同決定的，與擺球的質量和運動的速度無關．
a球在下降的過程中，機械能守恒，可以求得a球的速度的大小，在與b球碰撞的過程中，它們的動量守恒，從而可以求得b球碰后的速度的大小，再次根據(jù)機械能守恒可以求得最大的高度．
B、研究衛(wèi)星繞地球運行和繞月球運行，根據(jù)萬有引力充當向心力結合牛頓第二定律列出等式．
根據(jù)已知條件進行對比．

解答：解：A、單擺的周期與擺球的質量無關，只決定于擺長和當?shù)氐闹亓�加速度．所以碰撞后，擺動的周期為1T．
在a球向下擺的過程中，只有重力做功，機械能守恒．
有 Mgh=

1

2

M

v

2 1

a、b兩球碰撞過程時間極短，兩球組成的系統(tǒng)動量守恒．
所以有 Mv₁-m?2v₁=（M+m）v₂
碰撞后擺動過程中，機械能守恒，
所以有 （M+m）gh′=

1

2

（M+m）

v

2 2

整理得h'=0.16h．
B、衛(wèi)星繞地球運行和繞月球運行都是由萬有引力充當向心力，
根據(jù)牛頓第二定律有G

Mm

R2

=m

v2

R

=m

4π2

T2

R
得：v=

GM R

，T=2π

R3 GM

所以有：

v2

v

=

m2R1 m1R2

，
v₂=

m2R1 m1R2

v

T2

T1

=

m1 R 3 2 m2 R 3 1

T₂=

m1 R 3 2 m2 R 3 1

T₁
故答案為：A、1，0.16
B、

m2R1 m1R2

v，

m1 R 3 2 m2 R 3 1

T₁

點評：分析清楚物體運動的過程，分過程利用機械能守恒和動量守恒即可求得結果．
求一個物理量之比，我們應該把這個物理量先用已知的物理量表示出來，再根據(jù)表達式進行比較．
向心力的公式選取要根據(jù)題目提供的已知物理量或所求解的物理量選取應用．