题目内容
如图所示,光滑半圆轨道竖直放置,半径为R,一水平轨道与圆轨道相切,在水平光滑轨道上停着一个质量为M = 0.99kg的木块,一颗质量为m = 0.01kg的子弹,以vo = 400m/s的水平速度射入木块中,然后一起向圆轨道运动.当圆轨道半径R为多大时,木块不会脱离轨道? (g取10m/s2)
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解:对子弹和木块应用动量守恒定律:
mv0=(m+M)v1 -------------2分
所以 v1=4m/s -------------1分
不脱离轨道分两种情况:
①木块不越过轨道圆心高度,由机械能守恒得
-------------1分
即R≥
-------------1分
②木块能越过轨道最高点,过最高点的速度为v2.
过最高点的条件:(m+M)g≤v22/R-------------1分
由机械能守恒得:
-------------2分
联立得:R≤0.32m.-------------1分
综上:R≥0.8m或R≤0.32m.
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