题目内容

25.如图,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R,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。

(1)

(2)方向向左,方向向右;,方向竖直向下

(3)

当n为奇数时,小球A、B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相同;

当n为偶数时,小球A、B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相同;

 

解析:(1)由  mgR=  得

    β=3

(2)设A、B碰撞后的速度分别为v1、v2,则

    mv=

    βmv=

    设向右为正、向左为负,解得

    v1= -,方向向左

    v2=,方向向右

    设轨道对B球的支持力为N,B球对轨道的压力为N′方向竖直向上为正、向下为负,

    则  N-βmg=βm

    N′= -N= -4.5 mg,方向竖直向下

(3)设A、B球第二次碰撞刚结束时的速度分别为V1、V2,则

   

    解得

    V1= -,V2=0

    (另一组解:V1= -v1,V2= -v2不合题意,舍去)

    由此可得:

    当n为奇数时,小球A、B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相同;

    当n为偶数时,小球A、B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相同。


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