题目内容

(10分)如图所示,一个厚度不计的圆环A,紧套在长度为L的圆柱体B的上端,A、B两者的质量均为m.A与B之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,其大小为kmg(k>1).A,B一起由离地H高处由静止开始落下,触地后能竖直向上弹起,触地时间极短,且无动能损失.A环运动过程中未落地.

(l)B与地第一次碰撞后,B上升的最大高度是多少?
(2)B与地第一次碰撞后,当A与B刚相对静止时,B下端离地面的高度是多少?
(3)要使A、B不分离,L至少应为多少?
(1) (2) (3) 

试题分析:(1)落地瞬间
     

对B来说碰撞后以速度v向上作匀减速运动,其加速度aB由  
得          
上升的最大高度为H1==…… (3分)
(2)对A来说碰撞后的加速度aB

    方向竖直向上。
当A、B速度相等时,两者相对静止。设经时间t后,两者速度相等,有


所以B与地第一次碰撞后,当A与B刚相对静止时,B下端离地面的高度为
=…… (4分)
(3)由于B与地面碰撞过程无动能损失,如果L足够长,最后A与B都静止。由能的转化与守恒,可得的最小值Lmin。即
      Lmin=…… (3分)
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