如图所示,一轻绳吊着粗细均匀的棒,棒下端离地面高H,上端套着一个细环.棒和环的质量均为m,相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦

2个回答

  • 解题思路:(1)棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中,环由于惯性继续向下运动,受到向上的滑动摩擦力,大小为kmg,棒向上运动,受到向下的滑动摩擦力,大小为kmg,故可以根据牛顿第二定律分别求出环和棒的加速度.

    (2)棒运动的总路程为原来下降的高度H,加上第一次上升高度的两倍,对棒受力分析可以求得棒的加速度的大小,在由运动学公式可以求得上升的高度.

    (3)弹起后,环的运动由两个过程构成,一个是向下的匀减速,另一个是向上的匀加速直到与棒的速度相等,根据运动学公式求出两者相对滑动距离,即等于棒最少长度.

    (4)据能量守恒列式,求出棒最少为长度.

    (1)第一次碰地后,环和棒的加速度大小分别是

    a=[kmg−mg/m]=(k-1)g,竖直向上.

    a=[kmg+mg/m]=(k+1)g.竖直向下.

    (2)落地及反弹的瞬时速度大小v1=

    2gH,a=(k+1)g,竖直向下,

    匀减速上升高度s1=

    v2

    2a棒,

    而s=H+2s1

    解得s=[k+3/k+1H

    (3)设经过时间t1达到共速v1′,方向向下.以向下为正方向,

    v1′=v1-at1=-v1+at1

    解得t1=

    v1

    kg],v1′=

    v1

    k,

    该过程棒上升的高度h1=

    v1−v1′

    2t1=[k−1

    k2H

    环下降的高度h2=

    v1+v1′/2t1=

    k+1

    k2H,相对滑动距离x1=h1+h2=

    2H

    k].

    故棒最少长度为[2H/k]

    (4)设从断开轻绳到棒和环都静止,要使环不脱离棒,棒最少为l.根据能量守恒 mgH+mg(H+l)=kmgl

    解得l=[2H/k−1]

    答:(1)棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中,环和棒的加速度分别为(k-1)g,竖直向上和(k+1)g.竖直向下.

    (2)从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间,棒运动的路程s为[k+3/k+1H:

    (3)与地面第二次碰撞前要使环不脱离棒,棒最少为

    2H

    k].

    (4)从断开轻绳到棒和环都静止,要使环不脱离棒,棒最少为[2H/k−1].

    点评:

    本题考点: 匀变速直线运动规律的综合运用.

    考点点评: 本题综合性较强,涉及多过程运动分析,难点在于分析棒和环的相对运动,进而得出位移.

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