(2013•汕头一模)如图所示,一质量为m的小球C用轻绳悬挂在O点.小球下方有一质量为2m的平板车B静止在光滑水平地面上

1个回答

  • 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.

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