Question

如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，放有两个质量分别为m和2m的可视为质点的小球A和B，两球之间用一根长为L的轻杆相连，小球B到水平面的高度为h．两球从静止开始下滑，不计球与地面碰撞时的机械能损失，且地面光滑，当地的重力加速度为g．试求：
（1）小球B沿斜面下滑的时间；
（2）两球在光滑水平面上运动时的速度大小；
（3）此过程中杆对B球所做的功．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据牛顿第二定律列式，再由位移与时间关系式，可求出小球沿斜面下滑的时间；
（2）由两球组成的系统，因机械能守恒，则可求出两球在光滑水平面上的运动速度；
（3）在此过程对B球运用动能定理，从而求出杆对B球做的功．
解答：解：（1）设两球组成的系统沿斜面下滑时加速度的大小为a，
根据牛顿第二定律有：3mgsinθ=3ma
解得a=gsinθ
根据公式
解得小球B沿斜面下滑的时间
（2）由于不计摩擦及碰撞时的机械能损失，因此两球组成的系统机械能守恒．
两球在光滑水平面上运动时的速度大小相等，设为v
根据机械能守恒定律有：
解得：
（3）对B球应用动能定理有：
解得杆对B球所做的功为：
答：（1）小球B沿斜面下滑的时间；
（2）两球在光滑水平面上运动时的速度大小：；
（3）此过程中杆对B球所做的功为：．
点评：考查牛顿第二定律、运动学公式、机械能守恒定律、动能定理等规律，学会力的合成与分解，并知道机械能守恒的条件，及动能定理的式中的功的正负值．