题目内容

【题目】如图所示,光滑水平面AB与半径R=04m的光滑竖直半圆轨道BCD在B点相切,D为轨道最高点用轻质细线连接甲、乙两小球,中间夹一处于压缩的轻质弹簧,弹簧与甲、乙两球不拴接甲球的质量为m1=01kg,乙球的质量为m2=03kg,甲、乙两球静止在光滑的水平面上现固定甲球,烧断细线,乙球离开弹簧后进入半圆轨道,通过D点平抛的落地点距B点08m重力加速度g取10m/s2,甲、乙两球可看作质点

试求细线烧断前弹簧的弹性势能;

若甲球不固定,烧断细线,求乙球离开弹簧后进入半圆轨道能达到的最大高度

【答案】弹性势能是24J 最大高度是02m

【解析】

试题分析:设乙球恰好通过D点的速度为vD,此时由重力提供向心力,则有:

解得:

设弹簧的弹性势能Ep,地面为零势能面由机械能守恒得:

解得:Ep=24J

若甲球不固定,取向右方向为正方向根据甲乙球和弹簧组成的系统动量守恒、机械能守恒得:

m2v2-m1v1=0

对于乙球,由机械能守恒得:

解得:h=02m,因h<R,故乙球不会脱离半圆轨道,乙球能达到的最大高度h=02m

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