题目内容
(16分)如图所示,半径为2R的1/4圆弧轨道AB和半径为R的1/4圆弧轨道BC相切于B点,两轨道置于竖直平面内,在C点的正上方有一厚度不计的旋转平台,沿平台的一条直径上开有两个小孔P、Q,两孔离轴心等距离,旋转时两孔均能到达C点正上方,平台离C点的高度为R,质量为2m的小球自A点由静止开始下落,在B点与质量为m的B球作弹性碰撞,碰后B球过C点,且恰能无碰撞穿过小孔P,欲使小球能从小孔Q落下,则平台的角速度w 应满足什么条件?(不计所有阻力)
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解析:
小球A在最低点与小球B碰前的速度
,
因为碰撞为弹性碰撞,所以动量和能量均守恒:
2m v1=2 m v2+m v3,且
2m v12=
2 m v22+
m v32
解得:v3=
v1=![]()
B球上升过程中机械能守恒:
m v32=
m vP2-2mgR,得vP=![]()
而t=
,又t=![]()
所以w=
=
(k=0,1,2,3¼)
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