如图所示,质量为m1=3kg的光滑圆弧形轨道ABC与一质量为m2=1kg 的物块P紧靠着(不粘连)静置于光滑水

如图所示,质量为m1=3kg的光滑圆弧形轨道ABC与一质量为m2=1kg 的物块P紧靠着(不粘连)静置于光滑水平面上,B为半圆轨道的最低点,AC为轨道的水平直径,轨道半径R=0.3m.一质量为m3=2kg的小球(可视为质点)从圆弧轨道的A处由静止释放,g取10m/s2,求:
(1)小球第一次滑到B点时的速度v1
(2)小球第一次经过B点后,相对B能上升的最大高度h.
gzforyou 1年前 已收到1个回答 举报

jrctcc 幼苗

共回答了16个问题采纳率:100% 举报

解题思路:(1)小球向下滑动过程中,小球、弧形轨道ABC和物块P组成的系统水平方向动量守恒,系统的机械能守恒,此过程中,小球和物块P的过程相同,据此列方程可求出小球第一次滑到B点时的速度v1;(2)小球经过B点后,物块P与弧形轨道ABC分离,小球与弧形轨道水平方向动量守恒,当二者速度相同时,小球上升高度最大,根据动量守恒和机械能守恒列方程即可求解.

(1)小球向下滑动过程中,以小球、弧形轨道ABC和物块P组成的系统为研究对象,系统在水平方向不受外力,水平方向上系统动量守恒.
设小球第一次滑到B点时的速度为v1,轨道和P的速度为v2,取水平向左为正方向,由水平方向动量守恒有:
(m1+m2)v2+m3v1=0 ①
又由机械能守恒有:②
m3gR=[1/2]m3v
21+[1/2](m1+m2)v22
联①②解得:v1=-2m/s方向向右,v2=1m/s,方向向左.
故小球第一次滑到B点时的速度v1=-2m/s,方向向右.
(2)物块经过B点后,物块P与轨道分离,小球与轨道水平方向动量守恒,且上升到最高点时,与轨道共速,设为v,有:
m1v2+m3v1=(m1+m3)v ③
解得:v=
m1v2+m3v1
m1+m3=
3×1+2×(−2)
3+2m/s=-0.2m/s 方向向右
由机械能守恒定律得:
[1/2]m3v
21+[1/2]m1v22=[1/2](m1+m3)v2+m3gh ④
解得:h=0.27m.
答:
(1)小球第一次滑到B点时的速度v1为-2m/s,方向向右.
(2)小球第一次经过B点后,相对B能上升的最大高度h为0.27m.

点评:
本题考点: 动量守恒定律.

考点点评: 本题考查了动量守恒与机械能守恒的综合应用,是一道全面考查基础知识的好题.

1年前

7
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 16 q. 0.029 s. - webmaster@yulucn.com