题目内容

【题目】如图所示,形状完全相同的光滑弧形槽A, B静止在足够长的光滑水平面上,两弧形槽相对放置,底端与光滑水平面相切,弧形槽高度为h, A槽质量为2m, B槽质量为M。质量为m的小球,从弧形槽A顶端由静止释放,重力加速度为g,求:

(1)小球从弧形槽A滑下的最大速度;

(2)若小球从B上滑下后还能追上A,求M, m间所满足的关系:

【答案】12M3m

【解析】

1)小球到达弧形槽A底端时速度最大。设小球到达弧形槽A底端时速度大小为v1,槽A的速度大小为v2

小球与弧形槽A组成的系统在水平方向动量守恒,以水平向右为正方向,小球下滑过程中,由动量守恒定律得:mv12mv20

由机械能守恒定律的:mghmv12+2mv22

联立解得:

2)小球冲上弧形槽B后,上滑到最高点后再返回分离,设分离时小球速度反向,大小为v3,弧形槽B的速度为v4.整个过程二者水平方向动量守恒,则有:mv1=﹣mv3+Mv4

二者的机械能守恒,则有:mv12mv32+Mv42

小球还能追上A,须有: v3v2

解得: M3m

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