题目内容
如图5-9所示,半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内。小球A、B质量分别为m、βm(β为待定系数)。A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑,与静止于轨道最低点的B球相撞,碰撞后A、B球能达到的最大高度均为
,碰撞中无机械能损失。重力加速度为g。试求:
(1)待定系数β;
(2)第一次碰撞刚结束时小球A、B各自的速度和B球对轨道的压力;
(3)小球A、B在轨道最低处第二次碰撞刚结束时各自的速度,并讨论小球A、B在轨道最低处第n次碰撞刚结束时各自的速度。
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【解析】
(1)由机械能守恒定律可得:mgR=
+
得 β=3
(2)设A、B碰撞后的速度分别为v1、v2,则
=
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设向右为正、向左为负,解得 v1=
,方向向左 v2=
,方向向右
设轨道对B球的支持力为N,B球对轨道的压力为N /,方向竖直向上为正、向下为负。则
N-βmg=βm
N /=-N=-4.5mg,方向竖直向下
(3)设A、B球第二次碰撞刚结束时的速度分别为V1、V2,则
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解得:V1=-
,V2=0
(另一组:V1=-v1,V2=-v2,不合题意,舍去)
由此可得:当n为奇数时,小球A、B在第n次碰撞刚结束时的速度分别与第一次碰撞刚结束时相同;当n为偶数时,小球A、B在第n次碰撞刚结束时的速度分别与第二次碰撞刚结束时相同
某同学要探究弹力和弹簧伸长的关系,并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上,然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧,并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时,指针指示的刻度数值记作L0,弹簧下端每增加一个50g的砝码时,指针示数分别记作L1、L2、……、L7。
(1)下表记录的是该同学测出的8个值:
| 代表符号 | L0 | L1 | L2 | L3 | L4 | L5 | L6 | L7 |
| 刻度数值/cm | 1.70 | 3.40 | 5.10 | 6.85 | 8.60 | 10.30 | 12.10 | 14.05 |
根据表中数据,用“逐差法”计算出每增加50g砝码时弹簧平均伸长量ΔL的数值为ΔL= cm。
(2)根据以上数据,求出弹簧的劲度系数k= N/m。(g取9.8m/s2)