题目内容
一轻质细绳一端系一质量为m=![]()
(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=5 m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=5 m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.
(1)小球恰能完成一次完整的圆周运动,它到最高点的速度为v1,在最高点,仅有重力提供向心力,则有mg=m
①
在小球从最低点运动到最高点的过程中,机械能守恒,并设小球在最低点速度为v,则又有
mv2=mg·2L+
mv12②
解①②得v=
m/s
滑块从h高处运动到将与小球碰撞时速度为v,对滑块由能量转化及守恒定律有
mgh=μmg·
+
mv2
因碰撞后速度交换v=
m/s,解上式有h=0.5 m.
(2)若滑块从h=5 m处下滑到将要与小球碰撞时速度为u,同理有
mgh=
mu2+μmg·
③
解得u=
m/s
滑块与小球碰后的瞬间,同理滑块静止,小球以u=
m/s的速度开始做圆周运动,绳的拉力T和重力的合力充当向心力,则有T-mg=m
④解④式得T=48 N.
(3)滑块和小球最后一次碰撞时速度为v=
m/s,滑块最后停在水平面上,它通过的路程为s′,同理有
mgh=
mv2+μmgs′⑤
小球做完整圆周运动的次数为n=
+1⑥
解⑤⑥得s′=19 m,n=10次.
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