题目内容
【题目】如图所示,半径为R的光滑半圆环轨道竖直固定在一水平光滑的桌面上,在桌面上轻质弹簧被a、b两个小球挤压(小球与弹簧不拴接),处于静止状态。同时释放两个小球,小球a、b与弹簧在桌面上分离后,a球从B点滑上半圆环轨道最高点A时速度为 ,已知小球a质量为m,小球b质量为2m,重力加速度为g,求:
(1)小球a在圆环轨道最高点对轨道的压力?
(2)释放后小球b离开弹簧时的速度vb的大小?
【答案】(1)mg (2)
【解析】
(1)设a球通过最高点时受轨道的弹力为N,由牛顿第二定律得:
①
将数据代入①式计算得出:②
由牛顿第三定律a球对轨道的压力为mg,方向竖直向上.
(2)设小球a与弹簧分离时的速度大小为,取桌面为零势面,小球a从B运动到A的过程中,由机械能守恒定律得:
③
由③式计算得出:④
小球a、b从释放到与弹簧分离过程中,总动量守恒:
⑤
由⑤式计算得出:⑥
答:(1)小球a在圆环轨道最高点对轨道的压力.
(2)释放后小球b离开弹簧时的速度.

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