题目内容

(2006年重庆卷)如图所示,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.

答案:略
解析:

解析:(1)β=3

(2)AB碰撞后的速度分别为,则

设向右为正、向左为负,由碰撞过程动量守恒解得

,方向向左,

,方向向右.

设轨道对B球的支持力为NB球对轨道的压力为,方向竖直向上为正、向下为负,则

,方向竖直向下.

(3)AB球第二次碰撞刚结束时的速度分别为,则

解得

(另一组解:不合题意,舍去)

由此可得:

n为奇数时,小球AB在第n次碰撞刚结束时的速度分别与其第一次碰撞刚结束时的相同;

n为偶数时,小球AB在第n次碰撞刚结束时的速度分别与其第二次碰撞刚结束时的相同.


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