解题思路:(1)A碰C前与平板车速度达到相等,由动量守恒定律列出等式,A碰C后,C开始做完整的圆周运动,由机械能守恒定律求解.
(2)A碰C前与平板车速度达到相等,由动能定理列出等式求解.
(3)A碰C前与平板车速度未达到相等,在这个过程中A一直做减速运动,由动能定理列出等式,在A与C碰前、后,对A、B组成的系统由动量守恒定律求解.
(1)A碰C前与平板车速度达到相等,由动量守恒定律得
mv0=(m+2m)v′
A碰C后,C以速度v′开始做完整的圆周运动,由机械能守恒定律得
[1/2]mv′2=mg•2l+[1/2]mv″2
小球经过最高点时,有
mg≤
mv″2
l
解得l≤
v20
45 g
(2)A碰C前与平板车速度达到相等,设整个过程A的位移是x,
由动能定理得:μmgx=[1/2]m(
v20-v′2)
将v′=
v0
3代入解得
x=
4v20
9μg
满足的条件是d≥
4v20
9μg
A碰C后,对A、B组成的系统由动量守恒定律得
2mv′=(m+2m)v
解得物块与平板车的共同速度为v=
2v0
9
(3)A碰C前与平板车速度未达到相等,在这个过程中A一直做减速运动,
由动能定理得
μmgd=[1/2]m(
v20-
v2A)
在A与C碰前、后,对A、B组成的系统由动量守恒定律得
mv0=mvA+2mvB
2mvB=(m+2m)v
解得物块与平板车的共同速度为
v=[1/3](v0-
v20−2μgd) 方向水平向左
相应的条件是d<
4v20
9μg
答:(1)若A碰C之前物块与平板车已达共同速度,要使碰后小球能绕O点做完整的圆周运动,轻绳的长度l应满足l≤
点评:
本题考点: 动量守恒定律;匀速圆周运动;机械能守恒定律.
考点点评: 该题在不同条件下多次运用系统动量守恒定律和动能定理,关键要分析物体的运动过程,难度较大.