题目内容

(18分)如图所示,光滑斜面与水平地面在C点平滑连接,质量为0.4kg的滑块A无初速地沿斜面滑下后,又沿水平地面运动至D与质量为0.8kg的小球B发生正碰,碰撞时没有能量损失.B球用长为L=O.32m的细线悬于O点,其下端恰与水平地面土的D点相切.已知滑块A与水平地面间的动摩擦因数=0.1,C、D间距离LCD=1.4m,碰撞后B球恰好能在竖直面做作完整的圆周运动,g取10m/s2,求:

(1)滑块A在斜面上滑下时的高度h;

(2)滑块A最终与D点间的距离。

解析

(1)设小滑块A滑至D点与小球B碰撞前的速度为v1,碰后A、B的速度分别为,则小滑块滑动至D过程中, ,

在D点A、B发生碰撞,动量守恒,  ,

机械能守恒,   ,

小球B刚好作完整的圆周运动,设到达最高点时速度为v4,则在最高点时,

从最低点到最高点过程中, 

由①-⑤可得h=1.94m  ,=-2m/s  (负号表示碰后滑块A速度向左)

(2)设碰后小滑块A在水平面上滑动的路程为S,则有 

解得

因为LCD<s<2LCD,所以滑块先自左滑过C点后,又从斜面返回并静止在C、D之间的一点上, 故小滑块最终与D点间的距离为 

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