题目内容
【题目】如图所示,光滑斜面倾角θ=60°,其底端与竖直平面内半径为R的光滑圆弧轨道平滑对接,位置D为圆弧轨道的最低点。两个质量均为m的小球A和小环B(均可视为质点)用L=1.5R的轻杆通过轻质铰链相连,B套在固定竖直光滑的长杆上,杆和圆轨道在同一竖直平面内,杆过轨道圆心,初始时轻杆与斜面垂直。在斜面上由静止释放A,假设在运动过程中两杆不会碰撞,小球通过轨道连接处时无能量损失(速度大小不变)。重力加速度为g。求:
(1)刚释放时,球A的加速度大小;
(2)小球A运动到最低点时的速度大小;
(3)已知小球以运动到最低点时,小环B的瞬时加速度大小为a,求此时小球A受到圆弧轨道的支持力大小。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
(1)由牛顿第二定律得
解得
(2)小球初始位置距水平面高度设为,由几何关系得
解得
小环初始位置距水平面高度设为,由几何关系得
解得
由系统机械能守恒
式中,,
解得
(3)以小环为研究对象,由牛顿第二定律得
以小球为研究对象,由牛顿第二定律得
解得
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