题目内容

如图所示,固定在水平桌面上的倾角为α=30˚的光滑斜面足够长,其底端有一垂直于斜面的挡板,质量均为m的A、B两球用轻弹簧连接放在斜面上并处于静止状态,弹簧的劲度系数为k。现在将质量为3m的小球C从距离B球为s=16mg/k的地方由静止释放,C球与B球碰撞的时间极短,碰撞后两球粘连在一起。已知重力加速度为g,求:

   (1)碰撞刚结束时B、C两球的共同速度;

   (2)当A球刚离开挡板时,B球与它最初的位置相距多远;

   (3)当A球刚离开档板时,B、C两球的共同速度

(1)C球下滑的过程,根据机械能守恒定律,有

C球与B球碰撞的过程,根据动量守恒定律,有

解得:

(2)最初,B球静止在斜面上,此时弹簧被压缩

A刚离开挡板时,A球不受挡板作用,弹簧被拉伸

当A球刚离开挡板时,B球与它最初的位置相距

(3)C球与B球碰撞后到A刚离开挡板时,由于初、末状态弹簧弹性势能相等。

对B、C两球和弹簧运用机械能守恒定律,有

解得:

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