题目内容

光滑水平面上有一质量为M的滑块,滑块的左侧是一光滑的圆弧,圆弧半径为R=1m.一质量为m的小球以速度v0向右运动冲上滑块.已知M=4m,g取10 m/s2,若小球刚好没跃出圆弧的上端,求:

(1)小球的初速度v0是多少?   (2)滑块获得的最大速度是多少?

解析:(1)当小球上升到滑块上端时,小球与滑块水平方向速度相同,设为v1,根据水平方向动量守恒有:

mv0=(m+M)v1       ①  (2分)

因系统机械能守恒,所以根据机械能守恒定律有:

(m+M)v21+mgR  ②          (2分)

联立①②式解得v0=5 m/s ③         (1分)

(2)小球到达最高点以后又滑回,滑块又做加速运动,当小球离开滑块后滑块速度最大.研究小球开始冲上滑块一直到离开滑块的过程,根据动量守恒和能量守恒有:

mv0=mv2+Mv3       ④        (2分)

⑤      (2分)

联立③④⑤式解得v3=2 m/s.           (1分)

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