题目内容

(2009?枣庄一模)如图所示,一轻绳绕过无摩擦的两轻质的小定滑轮O1、O2跟质量为m的小球B连接,另一端与套在光滑直杆上质量也为m的小物块A连接.已知直杆两端固定,与两定滑轮在同一竖直平面内,与水平面的夹角θ=60°.直杆上C点与两定滑轮均在同一高度,C点到定滑轮O1的距离为L.设直杆足够长,小球运动过程中不会与其它物体相碰,重力加速度为g.现将小物块A从C点由静止释放.
(1)取C点所在的水平面为零势能参考平面.试求小球B下降到最低点时,小物块A的机械能.
(2)试求小物块A下滑距离为L时的速度大小.
分析:(1)小物块A下滑过程中系统的机械能守恒,由机械能守恒定律即可求解.
(2)将小物块A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,沿绳子方向的分速度等于B物体的速度,根据系统机械能守恒定律求出物块下滑距离为L时的速度大小.
解答:解:(1)设小球B的初始位置到O2的距离为h.小球B下降到最低点时,小物块A的机械能为E1.小物块A下滑过程中系统的机械能守恒,由机械能守恒定律得:0-mgh=E1-mg[h+(L-Lsinθ)]
解得:E1=mg(L-Lsinθ)=mgL(1-
3
2
)

(2)小物块A下滑距离为L时,设其速度大小为vA,
此时小球B的速度大小为vB,则:vB=vAcosθ
小物块A下滑过程中系统的机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgLsinθ=
1
2
m
v
2
B
+
1
2
m
v
2
A

解得:v=
20
3
gL
5

答:(1)取C点所在的水平面为零势能参考平面.小球B下降到最低点时,小物块A的机械能为mgL(1-
3
2
)
.
(2)小物块A下滑距离为L时的速度大小为
20
3
gL
5
.
点评:解决本题的关键知道A、B组成的系统,只有重力做功,机械能守恒.对于单个物体,有拉力做功,机械能不守恒,以及知道A、B两物体的速度存在一定的关系.
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