题目内容

(14分) 一轻质细绳一端系一质量为的小球A,另一端挂在光滑水平轴O上,O到小球的距离为L=0.1m,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,如图所示,水平距离s为2m,动摩擦因数为0.25.现有一小滑块B,质量也为m,从斜面上滑下,与小球碰撞时交换速度,与挡板碰撞不损失机械能.若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,g取10m/s2,试问:
(1)若滑块B从斜面某一高度h处滑下与小球第一次碰撞后,使小球恰好在竖直平面内做圆周运动,
求此高度h.
(2)若滑块B从h=5m处滑下,求滑块B与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力.
(3)若滑块B从h="5m" 处下滑与小球碰撞后,小球在竖直平面内做圆周运动,求小球做完整圆周运动的次数n.
(1)h=0.5m(2)T=48N(3)n=10次解析:
(1)小球刚能完成一次完整的圆周运动,它到最高点的速度为v0,在最高点,仅有重力充当向心力,则有
          (2分)               ①
在小球从h处运动到最高点的过程中,机械能守恒,则有
                     ②
解上式有h=0.5m     (2分)
(2)若滑块从=5m处下滑到将要与小球碰撞时速度为,则有
               ③  (2分)
滑块与小球碰后的瞬间,同理滑块静止,小球以的速度开始作圆周运动,绳的拉力T和重力的合力充当向心力,则有       ④   解④式得T="48N    " (2分)
(3)滑块和小球第一次碰撞后,每在平面上经s路程后再次碰撞,则         (4分)                      
解得,n=10次     ( 2分 )
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