(2013•开封一模)如图所示,半径分别为R和r(R>r)的甲乙两光滑圆轨道安置在同一竖直平面内,两轨道之间由一条光滑水

(2013•开封一模)如图所示,半径分别为R和r(R>r)的甲乙两光滑圆轨道安置在同一竖直平面内,两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连,在水平轨道CD上一轻弹簧a、b被两小球夹住,同时释放两小球,a、b球恰好能通过各自的圆轨道的最高点,求:
①两小球的质量比.
②若ma=mb=m,要求a,b都能通过各自的最高点,弹簧释放前至少具有多少弹性势能.
冰冰水水 1年前 已收到1个回答 举报

shistar 幼苗

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解题思路:(1)根据牛顿第二定律得出最高点的速度,根据机械能守恒定律列出等式求解
(2)由动量守恒定律得出速度关系,根据机械能守恒定律求解.

(1)根据牛顿第二定律得a、b球恰好能通过各自的圆轨道的最高点的速度分别为:
v′a=
gR…①
v′b=
gr…②
由动量守恒定律mava=mbvb…③
根据机械能守恒定律得
[1/2]
mav2a=[1/2]
mav′2a+mag•2R…④
[1/2]
mbv2b=[1/2]
mbv′2b+mbg•2r…⑤
联立①②③④⑤得
ma
mb=

r
R
(2)若ma=mb=m,由动量守恒定律得:va=vb=v
当a、b球恰好能通过圆轨道的最高点时,E最小,
根据机械能守恒得:
Ep=([1/2]m(
gR)2+mg•2R)×2=5mgR
答:①两小球的质量比是

r
R.
②若ma=mb=m,要求a,b都能通过各自的最高点,弹簧释放前至少具有5mgR弹性势能.

点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.

考点点评: 解决该题关键能判断出小球能通过最高点的条件,然后根据动量守恒定律和机械能守恒定律联立列式求解.

1年前

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