题目内容

【题目】如图所示,竖直平面内固定一半径为R的光滑半圆环,圆心在O点。质量均为mAB两小球套在圆环上,用不可形变的轻杆连接,开始时球A与圆心O等高,球B在圆心O的正下方。轻杆对小球的作用力沿杆方向。

(1)对球B施加水平向左的力F,使AB两小球静止在图示位置,求力的大小F

(2)由图示位置静止释放AB两小球,求此后运动过程中A球的最大速度v

(3)由图示位置静止释放AB两小球,求释放瞬间B球的加速度大小a

【答案】(1)mg;(2);(3)

【解析】

(1)设圆环对球的弹力为,轻杆对球的弹力为,对和轻杆整体,根据平衡条件有

球有

解得

(2)当轻杆运动至水平时,球速度最大且均为,由机械能守恒有

解得

(3)在初始位置释放瞬间,速度为零,加速度都沿圆环切线方向,大小均为

设此时杆的弹力,根据牛顿第二定律

球有

球有

解得

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