题目内容
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求:(1)释放后a球离开弹簧时的速度大小;
(2)释放后b球离开弹簧时的速度大小;
(3)释放小球前弹簧具有的弹性势能.
分析:(1)小球a恰好能通过A点,重力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解A点速度,然后根据机械能守恒定律求解a球刚离开弹簧时的速度;
(2)b球离开桌面后做平抛运动,根据平抛运动的规律列式求解;
(3)弹簧弹开两个球过程,系统机械能守恒,总动量也守恒,根据守恒定律列方程求解.
(2)b球离开桌面后做平抛运动,根据平抛运动的规律列式求解;
(3)弹簧弹开两个球过程,系统机械能守恒,总动量也守恒,根据守恒定律列方程求解.
解答:解:(1)a球恰能通过半圆环轨道最高点A,故有:mg=m
;
a球从B运动到A过程中机械能守恒,固有:
m
=
m
+2mgR;
联立解得:va=vB=
即释放后a球离开弹簧时的速度大小为
;
(2)b球则从桌面C点滑出做平抛运动:
竖直分运动:h=
gt2
水平分运动:vC=
代入数据求得:vb=vc=
故释放后b球离开弹簧时的速度大小为
;
(3)以ab与弹簧为研究对象,动量守恒:0=mva-mbvb
解得:mb=2m
弹簧的弹性势能为:EP=
m
+
mb
解得
EP=3.75mgR
故释放小球前弹簧具有的弹性势能为3.75mgR.
| ||
| R |
a球从B运动到A过程中机械能守恒,固有:
| 1 |
| 2 |
| v | 2 B |
| 1 |
| 2 |
| v | 2 A |
联立解得:va=vB=
| 5gR |
即释放后a球离开弹簧时的速度大小为
| 5gR |
(2)b球则从桌面C点滑出做平抛运动:
竖直分运动:h=
| 1 |
| 2 |
水平分运动:vC=
| x |
| t |
代入数据求得:vb=vc=
| ||
| 2 |
故释放后b球离开弹簧时的速度大小为
| ||
| 2 |
(3)以ab与弹簧为研究对象,动量守恒:0=mva-mbvb
解得:mb=2m
弹簧的弹性势能为:EP=
| 1 |
| 2 |
| v | 2 a |
| 1 |
| 2 |
| v | 2 b |
解得
EP=3.75mgR
故释放小球前弹簧具有的弹性势能为3.75mgR.
点评:本题关键明确两个球各个过程中的运动情况,然后对分别运用动量守恒定律、机械能守恒定律、平抛运动的规律列式求解.
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