如图所示,水平桌面的右端有一质量为m的物块B,用长为L的不可伸长的细线悬挂,B对水平桌面压力刚好为零,水平桌面离地面的高

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  • 解题思路:(1)从A运动到B,只有摩擦力做功,根据动能定理求出A与B碰撞前的速度大小.

    (2)A、B发生弹性碰撞,根据动量守恒定律和能量守恒定律分别求出A、B碰撞前后的速度,根据高度求出平抛运动的时间,再根据A的速度和时间求出水平距离.

    (3)物块A与物块B碰后,悬挂的细线始终有拉力,有两种临界情况,一种情况上升的最大高度为L,另一种情况物块能够做圆周运动,最高点的拉力恰好为零.根据动能定理求出L的长度.

    (1)设碰撞前A的速度为v,由动能定理−μ•2mgs=

    1

    2×2mv2−

    1

    2×2mv02

    解得:v=

    v02−2μgs=3.0m/s

    (2)设碰撞后A、B速度分别为vA、vB,且设向右为正方向;由于弹性碰撞,所以有:2mv=2mvA+mvB[1/2×2mv2=

    1

    2×2mv

    2A+

    1

    2m

    v2B]

    解得:vA=1.0m/s vB=4.0m/s

    碰撞后A离开桌面做平抛运动有x=vAt

    h=

    1

    2gt2

    解得:x=1.0m

    (3)要使物块A与物块B碰后,悬挂的细线始终有拉力,则物块B运动临界有两种情况.

    第一种情况:物块B碰后最大高度为L,对物块B由机械能守恒有[1/2m

    v2B<mgL

    解得:L>

    v2B

    2g=0.80m

    第二种情况:物块B碰后能做完整的圆周运动,物块B在最高点有mg<m

    v′2B

    L]

    物块B从最低点到最高点过程由机械能守恒有[1/2m

    v2B=mg•2L+

    1

    2m

    v′2B]

    解得:0<L<

    v2B

    5g=0.32m

    要使物块A与物块B碰后,悬挂的细线始终有拉力,细线的长度L满足条件0<L<

    v2B

    5g=0.32m或L>

    v2B

    点评:

    本题考点: 动能定理的应用;平抛运动;机械能守恒定律.

    考点点评: 本题综合运用了动能定理、动量守恒定律和牛顿运动定律,对于第(3)问,要考虑两种临界情况,一是B上升的最大高度为L,二是恰好能做圆周运动.

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