题目内容

20.如图所示,质量为m、半径为R的小球,放在半径为2R、质量为2m的大空心球内,大球开始静止在光滑的水平面上,当小球从图示位置无初速度地沿大球内壁滚到最低点时,大球移动的距离是多少?

分析 小球无初速下滑到达最低点时,小球与大球组成的系统水平方向动量守恒,用位移表示平均速度,根据水平方向平均动量守恒定律求出小球发生的水平位移,再由几何知识求出大球的位移.

解答 解:设小球滑到最低点所用的时间为t,发生的水平位移大小为R-x,大球的位移大小为x,取水平向左方向为正方向.则根据水平方向平均动量守恒得:
m$\overline{{v}_{1}}$-2m$\overline{{v}_{2}}$=0
即:m$\frac{R-x}{t}$=2m$\frac{x}{t}$
解得:x=$\frac{R}{3}$
答:大球移动的距离是$\frac{R}{3}$.

点评 本题不能静止地看问题,把圆环当作不动的,要注意位移的参考系.中等难度.

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