如图所示,光滑轨道固定在水平桌面上,轨道倾斜部分与水平部分之间是由一段半径为R的圆弧轨道光滑连接,图中h=2R,H=4.

如图所示,光滑轨道固定在水平桌面上,轨道倾斜部分与水平部分之间是由一段半径为R的圆弧轨道光滑连接,图中h=2R,H=4.5R.相同的A、B两球可以看作质点,质量均为m,B球静止于轨道右端,A球由静止释放,A、B碰后粘在一起.求:
(1)A球滑至圆弧轨道最低点时速度的大小v0和对轨道的压力N;
(2)A、B两球离开轨道后的水平位移s.
amy0189 1年前 已收到1个回答 举报

ucipacific 幼苗

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解题思路:(1)由机械能守恒定律求出A到达最低点的速度,然后由牛顿定律求出球对轨道的压力;
(2)两球碰撞过程系统动量守恒,两球离开轨道后做平抛运动,由动量守恒定律与平抛运动规律可以求出水平位移.

(1)A球滑至圆弧轨道最低点的过程中机械能守恒,
由机械能守恒定律得:mgh=[1/2]mv02
解得:v0=2
gR②,
设在圆弧轨道最低点,轨道对A球的支持力为N,
根据牛顿第二定律得:N-mg=m

v20
R③
解得:N=5mg④
由牛顿第三定律可知:A球对轨道的压力大小也为5mg,方向竖直向下;
(2)A、B碰撞过程系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=2mv ⑤
两球离开轨道后做平抛运动,
竖直方向上有:h=[1/2]gt2
水平方向上有:s=vt ⑦
联立②⑤⑥⑦解得:s=3R;
答:(1)A球滑至圆弧轨道最低点时速度的大小v0=2
gR,对轨道的压力大小为5mg,方向竖直向下;
(2)A、B两球离开轨道后的水平位移s=3R.

点评:
本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律;机械能守恒定律.

考点点评: 本题是一道力学综合题,分析清楚小球的运动过程,应用机械能守恒定律、牛顿第二定律、动量守恒定律、平抛运动规律即可正确解题.

1年前

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