(2014?保定二模)如图1所示,A、B两个小球分别固定在一根轻质的刚性直角杆两端,杆的顶点O处有光滑的水

1个回答

  • (1)设A球在底端时速度为V,从释放到到达最低位置的过程中,A、B球组成的系统机械能守恒,重力势能减少量等于系统的动能增加量:mAgl?mBgl=

    1

    2mAv2+

    1

    2mBv2…①

    解得:v=

    2

    7gl

    设在此过程中杆对B球做功W,对B球在此过称中应用动能定理:W?mBgl=

    1

    2mBv2…②

    由②解得:W=

    24

    7mgl

    (2)设OA杆转过α角时A球获得速度V′,B球速度大小也为V′,

    A、B球系统机械能守恒,由机械能守恒定律:mAglsinα?mBgl(1?cosα)=

    1

    2mAv′2+

    1

    2mBv′2…③

    代入数据整理得:v′=

    2

    7gl[5sin(α+β)?3]

    其中tanβ=

    3

    4,β=37°,α=53°时V′有最大值

    所以A球由开始位置转过α=53°时有最大速度:Vm′=

    4

    7gl

    (3)作出A球刚接触细线的状态图,如图示.

    作OD垂直O′B′,由几何关系可知OD=

    2

    2l,OO′=

    2l,所以θ=γ=60°

    A球下落高度hA:hA=lsinγ=

    3

    2l…④

    C物块上升高度hB:hB=

    2lsinθ+

    2

    2l?l=

    6+

    2?2

    2l…⑤

    此过程A、C组成的系统机械能守恒:mAghA=mCghC…⑥

    由④⑤⑥代入数据解得:mC=

    4

    3

    6+

    2?2m

    答:(1)A球从释放到到达最低位置的过程中杆对B球所做的功为[24mgl/7]

    (2)小球A在与水平方向偏角53°时速度最大,最大值是

    4gl

    7

    (3)物块C的质量是

    4

    3

    6+

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