题目内容

如图所示,半径为R的固定光滑圆轨道竖直放置,其底端与光滑的水平轨道相切于D点,O点为其圆心。质量为M的小球B静止在光滑水平轨道上,其左侧连接了一轻质弹簧;质量为m的小球A从距水平轨道高R处由静止释放,重力加速度为g,试求: ①在小球A压缩轻质弹簧到弹簧压缩到最短的过程中,弹簧对小球B的冲量大小; ②要使弹簧能再次被压缩,m与M应满足什么关系?
;②

试题分析:(1)设A球到达圆弧底端时的速度为v0,根据机械能守恒定律有:①,
当A、B两球速度相同时,弹簧的弹性势能最大,设共同速度为v,
由动量守恒定律得:mv0=(m+M)v ②,
对小球B,由动量定理得:I=Mv,
解得:
(2)设A、B碰撞后的速度分别为v1和v2,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv0=mv1+Mv2 ,由机械能守恒定律得:
解得:
要使A、B两球能发生二次碰撞,必须满足|v1|>v2 
则有:,解得:
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