题目内容
abc是光滑绝缘的轨道,其中ab是水平的,bc为与ab相切的位于竖直平面内的半圆,半径R=![]()
求:(1)小球B的初速度v0大小;
(2)AB球碰后粘在一起,在半圆轨道上运动的最大速度大小?
(3)AB球在速度最大时,球对轨道的压力大小?
解:(1)设AB在c点时的速度为vc,则由平抛运动规律得
L=vct
2R=
gt2
代入数据解得vc=
在AB碰后由a运动到b的过程中,由动能定理
-(m+M)g2R=
(m+M)vc2-
(m+M)v2
代入数据解得v=
m/s
在B与A碰撞过程中,由动量守恒
Mv0=(M+m)v
所以,v0=
v=![]()
m/s。
(2)电场力F=qE=8
N,重力G=mg=8 N
两者合力F合=16 N,方向与竖直方向成60°
根据等效重力场思想,当AB运动到所在位置半径与竖直方向成60°时,速度最大;
在这过程中由动能定理得
qERsin60°-(m+M)gR(1-cos60°)=
(m+M)vmax2-
(m+M)v2
代入数据解得vmax=
(3)在速度最大位置FN-F合=![]()
代入数据解得FN=66 N
由牛顿第三定律,球对轨道的压力也为66 N
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