题目内容
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(1)若滑块A能以与球B碰前瞬间相同的速度与滑块C相碰,A至少要从距水平轨道多高的地方开始释放?
(2)在(1)中算出的最小值高度处由静止释放A,经一段时间A与C相碰,设碰撞时间极短,碰后一起压缩弹簧,弹簧最大压缩量为
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分析:(1)要使滑块A能以与B碰前瞬间相同的速度与C碰撞,必须使小球B受A撞击后在竖直平面内完成一个完整的圆周运动后从左方撞击A,使A继续向右运动.根据机械能守恒定律及向心力公式即可求解;
(2)先求出从这个高度下滑的A与C碰撞前瞬间速度,在根据动量守恒定律及能量守恒定律列式即可求解.
(2)先求出从这个高度下滑的A与C碰撞前瞬间速度,在根据动量守恒定律及能量守恒定律列式即可求解.
解答:解:(1)要使滑块A能以与B碰前瞬间相同的速度与C碰撞,必须使小球B受A撞击后在竖直平面内完成一个完整的圆周运动后从左方撞击A,使A继续向右运动.
设A从距水平面高为H的地方释放,与B碰前的速度为v0
对A,由机械能守恒得:mgH=
m
①
向心力 F=m
设小球B通过最高点的速度为vB,则它通过最高点的条件是:mg≤m
②
小球B从最低点到最高点机械能守恒:
m
=2mgL+
m
③
联立①、②、③得:H≥
L ④
(2)从这个高度下滑的A与C碰撞前瞬间速度v0=
⑤
设A与C碰后瞬间的共同速度为v,由动量守恒:mv0=(m+2m)v ⑥
A、C一起压缩弹簧,由能量守恒定律.有:
(m+2m)v2=EP+(μmg+μ?2mg)?
L⑦
由⑤、⑥、⑦式得:EP=
mgL=0.5mgL
答:(1)若滑块A能以与球B碰前瞬间相同的速度与滑块C相碰,A至少要从距水平轨道
L 高的地方开始释放;
(2)弹簧的最大弹性势能为0.5mgL.
设A从距水平面高为H的地方释放,与B碰前的速度为v0
对A,由机械能守恒得:mgH=
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| v | 2 0 |
向心力 F=m
| v2 |
| L |
设小球B通过最高点的速度为vB,则它通过最高点的条件是:mg≤m
| ||
| L |
小球B从最低点到最高点机械能守恒:
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| v | 2 0 |
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| v | 2 B |
联立①、②、③得:H≥
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(2)从这个高度下滑的A与C碰撞前瞬间速度v0=
| 5gL |
设A与C碰后瞬间的共同速度为v,由动量守恒:mv0=(m+2m)v ⑥
A、C一起压缩弹簧,由能量守恒定律.有:
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由⑤、⑥、⑦式得:EP=
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答:(1)若滑块A能以与球B碰前瞬间相同的速度与滑块C相碰,A至少要从距水平轨道
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(2)弹簧的最大弹性势能为0.5mgL.
点评:本题主要考查了机械能守恒定律、向心力公式、动量守恒定律及能量守恒定律的直接应用,难度适中.
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