题目内容
【题目】如图所示,光滑水平面与光滑半圆弧轨道平滑连接,静止在水平面上的A、B两物块(可看成质点)之间有一被锁定的压缩轻弹簧,AB与弹簧接触但不连接。第一次固定A,解除弹簧锁定,B物体被弹开后,经过半圆轨道最高点时对轨道的压力为其重力的3倍。保持弹簧的压缩量不变重新锁定弹簧,第二次A、B均可自由运动,解除弹簧锁定,B恰好能通过圆弧最高点:求:A,B两物块的质量之比。
【答案】5:3
【解析】
A物块的质量为mA,B物块的质量为mB,光滑圆弧的半径为R,弹簧两次形变量相同,释放出的弹性势能为EP,第一次固定A,释放B,B离开弹簧时的速度为v0,运动到最高点时的速度为v1:第二次同时释放AB,离开弹簧时A的速度为vA,B的速度为vB,B运动之圆弧最高点时的速度为vB1
第一次:由能量守恒定律得:
,
对B:由机械能守恒定律得:
,
由牛顿第二定律得:
N+mBg=mB且N=3mBg
解得:
第二次:由能量守恒得:
,
由动量守恒定律得:
mAvA﹣mBvB=0
对B,由机械能守恒定律得:
,
恰好通过最高点,由牛顿第二定律得:
mBg=mB
解得
答:A、B两物块的质量之比。
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