题目内容
如图所示,左侧为一个半径为R的半球形的碗固定在水平桌面上,碗口水平,O点为球心,碗的内表面及碗口光滑。右侧是一个固定光滑斜面,斜面足够长,倾角θ=30°。一根不可伸长、不计质量的细绳跨在碗口及光滑斜面顶端的光滑定滑轮两端上,线的两端分别系有可视为质点的小球m1和m2,且m1>m2。开始时m1恰在碗口水平直径右端A处,m2在斜面上且距离斜面顶端足够远,此时连接两球的细绳与斜面平行且恰好伸直。当m1由静止释放运动到圆心O的正下方B点时细绳突然断开,不计细绳断开瞬间的能量损失。
(1)求小球m2沿斜面上升的最大距离s;
(2)若已知细绳断开后小球m1沿碗的内侧上升的最大高度为,求。
(1) (2)
解析试题分析:(1)设重力加速度为g,小球m1到达最低点B时m1、m2速度大小分别为v1、v2,由运动合成与分解得 ①
对m1、m2组成的系统由功能关系得:
②
根据几何关系得:h=Rsin 30° ③
设细绳断后m2沿斜面上升的距离为s′,对m2由机械能守恒定律得
④
根据几何关系得:小球沿斜面上升的最大距离s=R+s′ ⑤
联立①②③④⑤解得 ⑥
(2)对m1由机械能守恒定律得: ⑦
联立①②③⑦得
考点:本题主要考查了功能关系、机械能守恒定律及运动合成分解知识,意在考查考生综合分析理解及运算能力.
练习册系列答案
相关题目
如图所示,小球从弹簧正上方一定高度落到竖直放置在地面上的轻质弹簧上,直至速度为零,则从小球接触弹簧开始到压缩弹簧至最低点的过程中(不计空气阻力)
A.小球的动能一直减小 |
B.小球的机械能一直减小 |
C.小球的动能先增大后减小 |
D.小球的机械能先增大后减小 |