(2007•闵行区模拟)如图所示,两物体的质量分别为M和m(M>m),用细绳连接后跨接在半径为R的固定光滑半圆柱体上(离

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  • 解题思路:(1)球m从水平直径的一端到达最高点的过程中,只有重力对系统做功,机械能守恒,根据系统的机械能守恒求解球m的速度大小.此过程中,m球上升的高度等于R,而B球下降的高度为

    π

    2

    R

    ,运动过程中,两个小球的速度大小相等.

    (2)重力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解即可.

    (1)取m、M的起始位置为零势能面.设当m运动到圆柱顶时的速度为v,

    此时M向下移动[πR/2]

    该系统的机械能 E2=mgR+(−Mg

    πR

    2)+

    1

    2(M+m)v2

    机械能守恒E1=E2,即 0=mgR+(−Mg

    πR

    2)+

    1

    2(M+m)v2

    得 v2=

    gR(πM−2m)

    M+m;

    故v=

    gR(πM−2m)

    M+m;

    (2)m对圆柱体顶端的压力为零,mg=m

    v2

    R

    将速度代入,有:mg=m

    gR(πM−2m)

    R(M+m)

    解得:[m/M=

    π−1

    3];

    答:(1)m在最高点时的速度大小为

    gR(πM−2m)

    M+m;

    (2)当m与M的比值为[π−1/3]时,m对圆柱体顶端的压力为零.

    点评:

    本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力.

    考点点评: 本题绳系物体系统问题,根据系统机械能守恒求解速度,要注意M下落的高度是绳子运动的长度,和m上升的高度不等,难度适中.