题目内容
如题9图所示,弹枪
离竖直墙壁BC距离
,质量
的“愤怒的小鸟”从弹枪上
点弹出后,抛射至光滑圆弧轨道最低点C点,
的竖直高度差
。“小鸟”在C处时,速度恰好水平地与原来静止在该处的质量为
的石块发生弹性碰撞,碰后石块沿圆弧轨道上滑,圆弧轨道半径
,石块恰好能通过圆弧最高点D,之后无碰撞地从E点离开圆弧轨道进入倾斜轨道MN(无能量损失),且斜面MN的倾角
,
,石块沿斜面下滑至P点与原来藏在该处的“猪头”发生碰撞并击爆它,石块与斜面间的动摩擦因数
,PE之间的距离
。已知“小鸟”、石块、“猪头”均可视为质点,重力加速度
,空气阻力忽略不计(
,
)。求:
(1)石块与“猪头”碰撞时的速度大小;
(2)“小鸟”与石块碰前的速度大小;
(3)“小鸟”与石块相碰之前离斜面MN的最近距离。
![]()
解:
(1)石块恰好过圆弧最高点D,设在D点时的速度为![]()
(2分)
解得![]()
设石块在P点与“猪头”碰撞时的速度为
,石块从D至P的过程,由动能定理可知
(2分)
解得
(2分)
(2)设石块在C点碰后的速度为
,石块从C至D的过程,由动能定理可知
(2分)
解得![]()
设“小鸟”与石块碰前的速度为v,碰后速度为
,在碰撞过程,由动量守恒和能量守恒可知
(2分)
(2分)
联解可得
(2分)
(3)将“小鸟”从
至C的运动可逆向视为从C至
的平抛运动,设历时t,“小鸟”的速度与
连线平行,由
![]()
![]()
(1分)
联解可得 ![]()
此时“小鸟”离
连线的距离设为h
(1分)
(1分)
则“小鸟”离斜面MN最近的距离为![]()
(1分)
得
(1分)