解题思路:(1)小球下落的过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律列式,小球在最低点,根据向心力公式列式,联立方程即可求解;
(2)小球与小物块B在碰撞过程中,动量守恒,机械能守恒,根据动量守恒定律及械能守恒定律求出碰撞后的速度,之后,小物块B在木板A上滑动,小物块B和木板A组成的系统动量守恒,小物块B在木板A上滑动的过程中,由小物块B和木板A组成的系统减小的机械能转化为内能,由功能关系列式即可求解.
(1)小球由C点下落的高度h=R(1-sinθ)=[R/2]①
由机械能守恒定律得:mgh=
1
2m
v20②
由①②式,解得:v0=
gR
小球在最低点,有:F-mg=m
v20
R③
F=2mg=20(N)
由牛顿第三定律得:小球对细绳的拉力为F′=F=20N,方向竖直向下
(2)小球与小物块B在碰撞后,小球速度为v1,B的速度为v2,
则:mv0=mv1+mv2④
[1/2m
v20]=[1/2m
v21]+[1/2m
v22]⑤
解得:v1=0v2=v0=
gR
(小球与小物块B质量相等,碰撞后速度交换.)
之后,小物块B在木板A上滑动,小物块B和木板A组成的系统动量守恒,设B滑到木板A最右端时速度大小为v,则:mvB=(M+m)v⑥
小物块B在木板A上滑动的过程中,由小物块B和木板A组成的系统减小的机械能转化为内能,由功能关系得:μmgL=[1/2m
v22]-[1/2(M+m)
v2 ]⑦
联立以上几式,解得:L=
M
v22
2μg(M+m)=
MR
2μ(M+m)
代入数据解得:L=1m
点评:
本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;牛顿第三定律;向心力.
考点点评: 本题主要考查了机械能守恒定律、动量守恒定律及功能关系的直接应用,要正确分析物体运动的过程,难度适中.