题目内容

(08年珠海市模拟)(16分)如图,一光滑水平桌面AB与一半径为R的光滑半圆形轨道相切于C点,且两者固定不动.一长L为0.8m的细绳,一端固定于O点,另一端系一个质量m1为0.2kg的球.当球在竖直方向静止时,球对水平桌面的作用力刚好为零.现将球提起使细绳处于水平位置时无初速释放.当球m1摆至最低点时,恰与放在桌面上的质量m2为0.8kg的小铁球正碰,碰后m1小球以2m/s的速度弹回,m2将沿半圆形轨道运动,恰好能通过最高点D.g=10m/s2,求:

(1)m2在圆形轨道最低点C的速度为多大?

(2)光滑圆形轨道半径R应为多大?

解析:

    (1)设球m1摆至最低点时速度为v0,由小球(包括地球)机械能守恒:

 

                                        (3分)

 

                         (1分)

 

   m1与m2碰撞,动量守恒,设m1、m2碰后的速度分别为v1、v2.

 

   选向右的方向为正方向,则            (3分)

 

   代入数值解得 v2=1.5 m/s   出境                          (1分)

 

(2)m2在CD轨道上运动时,由机械能守恒有:

 

         ①                     (3分)

 

    由小球恰好通过最高点D点可知,重力提供向心力,即

 

                ②                     (3分)

    由①②解得:R=0.045 m                               (2分)

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