如图所示,在水平面上固定一个半径R=1m的3/4光滑圆弧轨道的工件,其圆心在O点,AOC连线水平,BOD连线竖直.在圆周

如图所示,在水平面上固定一个半径R=1m的3/4光滑圆弧轨道的工件,其圆心在O点,AOC连线水平,BOD连线竖直.在圆周轨道的最低点B有两个质量分别为m1=4kg,m 2=1kg的可视为质点的小球1和2,两小球间夹有一个极短的轻弹簧,当弹簧储存了EP=90J的弹性势能时锁定弹簧.某时刻解除锁定,弹簧将两个小球弹开,重力加速度g=10m/s2,试求:

(1)两小球脱离弹簧瞬间的速度
(2)通过计算说明小球2第一次沿轨道上滑过程中能否到达D点?
希世之珍 1年前 已收到1个回答 举报

欹星 幼苗

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解题思路:(1)根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式后联立求解即可;
(2)先假设能通过最高点,根据机械能守恒定律求解出最高点速度;然后求解出恰好到最高点的速度;比较两个速度的大小即可.

(1)设小球m1的速度为v1,m2的速度为v2,两个小球与弹簧组成的系统,水平方向合外力为零,且只有弹力做功,由动量守恒定律,有:
m1v1=m2v2
由机械能守恒定律,有;
Ep=[1/2]m1v12+[1/2]m2v22
联立①②并代入数据解得:v1=3m/s向左
v2=12m/s向右
(2)小球2向右运动,设其能到达原周额最高点D,由机械能守恒,有:
[1/2m2
v22=m2g•2R+
1
2m2
v2D]
代入数据解得:vD=
104m/s
又小球能通过竖直面内光滑圆周最高点的条件为:
mg=m
v2
R
代入数据解得:v=
10m/s
由于v<vD,故小球2能通过最高点.
答:(1)两小球脱离弹簧瞬间的速度分别为:3m/s向左、12m/s向右;
(2)小球2第一次沿轨道上滑过程中能到达D点.

点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律;能量守恒定律.

考点点评: 本题关键根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式后联立求解,同时明确小球恰好到最高点的临界速度,不难.

1年前

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