题目内容

【题目】如图所示,abc为光滑的轨道,其中ab是水平的,bc是竖直平面内的半圆且与ab相切,半径R=0.3m,质量m=0.5kg的小球A静止在轨道上,另一个质量M=1.0kg的小球B,以速度=6.5m/s与小球A正碰。已知碰撞后小球A经过半圆的最高点c落到水平轨道上距b点为L= 处, ,则

(1)碰撞结束时小球A和B的速度大小;

(2)A球在c点对轨道的压力;

(3)论证小球B能否沿半圆轨道到达c点.

【答案】(1)3.5m/s;(2)35N,方向竖直向上;(3)B不能沿半圆轨道到达c点

【解析】1)设球Ac点的速度为vA球离开c点后做平抛运动,根据平抛运动规律有
水平方向,有

竖直方向,有

解得:
A碰后速度为vA,由能量守恒定律有,得:

由动量守恒定律有,得

2)由牛顿第二定律有 ,得:

由牛顿第三定律知A球对轨道的压力大小为35N,方向竖直向上.
3)若B恰能到达c点,则c点的速度vc满足: ,得
B在最低点的最小速度满足:

解得

而由第(1)问中求出的B碰后的速度
所以B不能沿半圆轨道到达c点.

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