Question

高中物理题求解答，

高中物理题求解答，D选项求详细解答

Answer 1

定性分析不就行了吗？小球过了B点之后水平方向上才动量守恒，初动量是向右的，也就是说圆槽的动量也是向右的。如果要使得圆槽和墙面再次接触，就必须给它一个向左的动量。问题是这个动量从哪里来？

追问

这个我知道，是总动量向右，但在小车向左运动过程中，如何证明它不撞墙

追答

谁会向左运动？

追问

小车啊，当小球从A回到B时

而此时M2已分离，带走一部分动量

追答

就算M2分开，它的动量也不会超过起始动量p，或者说小球的动量是始终向右的。
你可以想像一下，一个整体分成两个部分，这两个部分速度相反的时候有哪些情况呢？有反冲运动，有爆炸，有比如从车上用力向后扔个物体等等。但这些都是受到了系统内力的作用，而且你可以注意这些力一定是对物体做功的。但这道题里面系统内力就是小球与圆槽之间的压力，压力垂直于运动方向，不会做功，所以说不可能发生上面说的那些情况，小球的速度不会向左。

追问

你是说小车始终不会向左运动是吗

还有这里的压力应该是有做功的，你说的小球的相对速度是沿切线方向，与压力垂直，但对地速度会有沿压力方向分量

追答

压力做功，但不代表这个功能转化为小球的动能。因为我们知道共速的物体突然变成不共速，动量虽然守恒，但动能是增大的。
你可以这样想，在完全非弹性碰撞中初速度不等末速度等，动能的损失最大，转化为了系统内力相互作用产生的内能。所以反过来从共速变成不共速一定会需要从系统吸收能量变成动能。
但这题内力只有压力，在小球从B运动到C时，小球与M1M2所组成的系统，它们之间速度从不等到等，那这个动能损失去哪了？是不是只可能变成内能？而我们学过热力学第二定律，动能可以自发变成内能，内能不可能自发变成动能。也就是说你要想让压力做功并变成小球的动能，给它向左的速度，这是不可能的事情。

而且退一万步说，就算从B到C和从C到B这两个过程可逆（先不管它是否违背第二定律），设球从B开始运动时速度为v0，M1M2速度都是0。你要两个过程可逆，那也只有回到初态这种情况，即当球从C回到B时，球对地速度向右为v0，而M1M2静止。
球再从B向A运动，球受到压力要减速，M1M2就要加速，v还是向右，不会向左的。

追问

现在问题主要是小球从b到a再到b这个过程中，圆槽一直会受到向左的压力分量，我想知道这个过程中为什么不会撞墙

追答

我已经说了，速度不向左，它怎么会往左运动？

追问

我们老师说是之前向右的位移累加大于这一过程中向左的位移，但我不是很懂，能通过计算说明吗

追答

球第一次向右经过B点时，速度我假设为v0，方向向右。当球运动到C上抛下降再回到B，这时候球的速度还是向右，只不过这个速度比槽小，相对槽来说向左运动了。你注意这个时候所有的速度，不管是球也好槽也好木块也好，全部是向右的速度。
球从B到A再到B，如果说槽的速度向左，动量向左，根据动量守恒，球的动量一定要向右并且大于初动量。但这是不可能的事情，内能不会变成球的动能。

追问

你是说圆槽始终不会向左运动吗

追答

对啊

追问

为什么这个时候球速度依然向右

嗯我重新说一下，

首先小球从a到b到c再到b之前，小球m1m2三者一起向右运动。小球，过b点之后，m2向右分离。而三者整体的初动量是向右的，m2的动量向右，如何说明此时如何说明此时M1与小球的总动量也向右？

追答

我还是那句话，你想要速度向左，那另一个向右的速度一定要远远大于原来的速度，请问这个动能从哪里来？内能转化过去吗不会的

假设初动量是10，末动量一个是-5，另一个是不是变成了15？质量一定，动量和速度成正比，动量变大说明速度也变大，动能就变大。那么我就问你增加的动能从哪里来？我说了，反冲运动也好爆炸也好，都是内力对物体做功，然后转化为动能，才有可能使得动能增加。但这里既不是爆炸，又不是反冲，仅仅凭借压力做功产生的内能转化为动能，这可能吗？

热力学第二定律，请你回去抄写100遍谢谢

所以如果你觉得小球从C运动到B会使得球和槽共同向左运动的话，木块向右的速度会增大，不可以的。所以球和槽不可以向左运动

追问

球的重力势能不是减少了吗

还有三者的质量关系题中也没有说，

追答

我们考虑的仅仅都是水平方向上的速度，如果你要考虑重力势能的话，那这道题动量就不守恒谢谢

质量关系没说没关系，我说的话你到底哪里没理解？从共速变成不共速一定要吸收能量，请问这个能量从哪里来？你就回答我这句话就行了好吗？

这是我最后一次回复你，我的话摆在这里，你要考虑的压力，我和你说了内能不会自动变成动能。你现在跟我考虑重力势能，连竖直方向上的力都要分析进去，那我没有话说了，恕我愚昧，不用动量守恒我做不出来。