Question

高二物理题（急）

知道小车质量为M,悬挂的摆线长L，摆球的质量为m
在小球从左侧与O点水平摆至右侧与O水平的过程中，小车离开初位置的最大距离为多少？
求详解

Answer 1

可以应用动量守恒原理来解，但更简单的方法是应用质心不变原理。
将球与车看作一个系统，因为系统在水平方向上不受外力，质心位置的横坐标应该保持不变。
设小球相对地面移动了x距离，已知小球相对车移动了2L距离，推知车相对地面移动了2L-x距离。根据质心位置不变，得mx-M(2L-x)=0
所以解得x=2ML/(M+m)，即小车离开初位置的最大距离。

Answer 2

这个问题与人在船上走的情况是一样的，只是人船模型是匀速运动，这个是变速运动；
这里你要抓住水平方向动量守恒，即mv1=Mv2，尽管它是变速运动，v1，v2也是符合mv1=Mv2，也就是说v1，v2的变化规律是一样的，它们的积分情况也是一样，所以可以用平均速度代替变化的速度，这里设的V1，V2，分别是相对地面的平均速度车速，球速（水平方向），在小球从左侧与O点水平摆至右侧与O水平的过程的时间为T，有2式
（V1+V2）*T=2*L
MV1=mV2
算得最大距离L2=V1*T=2*L*m/(M*(1+m/M))=2*L*m/(M+m)

Answer 3

如果是高中的学生可以运用已学或将要学到的动量守恒来解决
解法1：由于小车与小球组成的系统水平方向不受外力，设车与球的过程速度分别为v1，v2，由系统动量守恒得
mv1=Mv2.............(1)
再由运动学公式得
（V1+V2）*T=2*L.............(2)
所以得最大位移为L车=V1*T=2*L*m/(M*(1+m/M))=2*L*m/(M+m)........(3)
即结果为 L车=2*L*m/(M+m)

如果有参加物理竞赛辅导的同学可选高等物理背景的质心不变原理。
解法2：因为系统在水平方向上不受外力，质心位置的横坐标应该保持不变
设小球相对地面移动了x距离，已知小球相对车移动了2L距离，推知车相对地面移动了2L-x距离。根据质心位置不变，得mx-M(2L-x)=0
所以解得x=2ML/(M+m)，即小车离开初位置的最大距离。

法2简便，但要慎用，毕竟有高等物理背景

Answer 4

球B和球A接触电量平分,各为2Q.根据库仑定律得F=K4Q^2/d^2