题目内容

【题目】如图所示,光滑水平轨道距地面高h=0.8m,其左端固定有半径为R=0.6m的内壁光滑的半圆形轨道,轨道的最低点和水平轨道平滑连接.用质量分别为m1=1.0kg和m2=2.0kg的小物块A、B压缩一轻质弹簧(弹簧和和块不拴接).同时放开小物块A、B,两物块和弹簧分离后,物块A进入圆形轨道,物块B从水平轨道右侧边缘飞出,其落地点到轨道边缘的水平距离s=1.2m.重力加速度g=10m/s2.

(1)物块B和弹簧分离的瞬间,物块B的速度大小;

(2)物块A运动到半圆形轨道最高点时,对轨道的压力.

(3)释放物块前弹簧具有的性势能.

【答案】(1)3m/s;(2)10N,方向竖直向上;(3)27J;

【解析】

(1)B离开水平轨道后做平抛运动,在竖直方向上:

水平方向:

联立并代入数据解得:

;

(2)A、B碰撞过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

对A,由机械能守恒定律得:

在最高点,由牛顿第二定律得:

代入数据解得:

由牛顿第三定律可知,小物块对轨道的压力为10N,方向竖直向上;
(3)对系统,由能量守恒定律得:

代入数据解得:

。

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