题目内容
如图所示,半径为R的光滑半圆环轨道竖直固定在一水平光滑的桌面上,桌面距水平地面的高度也为R,在桌面上轻质弹簧被a、b两个小球挤压(小球与弹簧不拴接),处于静止状态。同时释放两个小球,小球a、b与弹簧在桌面上分离后,a球从B点滑上光滑半圆环轨道最高点A时速度为
,已知小球a质量为m,小球b质量为2m,重力加速度为g,求:
(1)小球a在圆环轨道最高点对轨道的压力?
(2)释放后小球b离开弹簧时的速度
的大小?
(3)小球b落地点距桌子右侧的水平距离?
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解:(1)设a球通过最高点时受轨道的弹力为N,由牛顿第二定律
(3分) 得
(1分)
由牛顿第三定律,a球对轨道的压力为mg,方向竖直向上。 (2分)
(2)设小球a与弹簧分离时的速度大小为
,取桌面为零势面,由机械能守恒定律
(2分) 得
(1分)
小球a、b从释放到与弹簧分离过程中,总动量守恒
(2分)
(1 分)
(3)b球从桌面飞出做平抛运动,设水平飞出的距离为x
(2分)
(1分)
(2分) 得
(1分)
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