题目内容
【题目】如图所示,质量均为m的A、B两球间有压缩的轻短弹簧处于锁定状态,放置在水平面上竖直光滑的发射管内(两球的大小尺寸都可忽略,它们整体视为质点),解除锁定时,A球能上升的最大高度为H.现让两球包括锁定的弹簧从水平面出发,沿光滑的半径为R的半圆槽从左侧由静止开始下滑,滑至最低点时,瞬间解除锁定.求:
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(1).两球运动到最低点处弹簧锁定解除前受轨道的弹力
(2).A球离开圆槽后能上升的最大高度.
【答案】(1)
, 方向竖直向上 (2)
【解析】试题分析:A、B系统由水平位置滑到轨道最低点,根据机械守恒定律求出最低点时速度,根据牛顿第二定律求解轨道的弹力;解除锁定后的最大高度可求得弹簧的弹性势能;在圆槽底部释放时,由动量守恒结合机械能守恒定律可求得A球的速度;再由动能定理可求得A球上升的最大高度.
(1)设A、B系统由水平面滑到轨道最低点时速度为v0,由机械能守恒定律得
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设轨道对小球的弹力为F,据牛顿第二定律得
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得
,方向竖直向上。
(2在水平面由A球上升的最大高度
可知弹簧的弹性势能为.
设在圆槽解除锁定后A、B的速度分别为
, ![]()
由动量守恒定律得![]()
系统机械能守恒![]()
联立上述各式解得
设球A离开圆槽后上的高度为h,由动能定理得
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得![]()
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