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 ![]()
(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=
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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