题目内容

【题目】如图,半径R=0.8m圆弧形光滑轨道竖直放置,圆弧轨道最低点D与长为L的水平面相切于D点,质量M=1.0kg的小滑块A从圆弧顶点C由静止释放,到达最低点D后,与Dm=0.5kg的静止小物块B相碰,碰后A的速度变为vA=2.0m/s,仍向右运动。已知两物块与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.1AB均可视为质点,BE处的竖直挡板相碰时没有机械能损失,取g=10m/s2。求:

(1)碰撞后滑块B瞬间的速度大小;

(2)碰撞后瞬间B对圆弧的压力大小;

(3)要使两滑块不发生第二次碰撞,DE的长度L应满足的条件。

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

1)由机械能守恒定律求出滑块的速度,两滑块碰撞过程中系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出碰后B的速度.(2)根据牛顿第二定律求解碰撞后瞬间B对圆弧的压力大小;(3)应用动能定理求出两物块的位移,然后求出发生二次碰撞需要满足的条件.

1)设小滑块运动到D点的速度为,由机械能守恒定律有

B滑块被碰后的速度为,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得

代入数据解得:

2

解得:

3)由于B物块的速度较大,如果它们能再次相碰一定发生在B从竖直挡板弹回后,假设两物块能运动到最后停止,达到最大的路程,则对于A物块,由动能定理

代入数据解得:

对于B物块,由于B与竖直挡板的碰撞无机械能损失,由动能定理得

代入数据解得:

两滑块刚好第二次发生接触的条件

要使两滑块不发生第二次碰撞

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