解题思路:(1)求两球做平抛运动的水平位移.必须先由动量守恒求得AB的公共速度.然后利用平抛运动的规律求出水平射程.
(2)若B球的速度很大则绳子可能在最高点断开,由动量守恒和牛顿第二定律知B的速度要大于等于某一值;
若绳子在最低点刚好断开则既要保证AB可以在竖直面内做圆周运动,又要保证在最低点绳子拉力大于等于14mg,所以B的速度还有一个限制条件,即还有一个合适的值.
A、B相碰后做平抛运动的初速度为v1,由动量守恒mv0=2mv1
得v1=4m/s
A、B一起做平抛运动的时间为t 且H=[1/2]gt2
x=v1t
x=2.4m
(2)若绳子最高点刚好断开:
设B以初速度v′,与A相碰后A、B速度v2由动量守恒mv′=2mV2…①
绳子最高点刚好断开,A、B球在最高点,由牛顿第二定律T+2mg=2m
v22
L…②
由①②解得 V2=8m/s v′=16m/s
有题意知B的速度V'≥16m/s;
若绳子在最低点时刚好断开:当A、B在最低点速度v3,A、B球由最高点到最低点过程,机械能守恒
2mg2L+
1
22m
v22=
1
22m
v23…③
在最低点由牛顿第二定律T−2mg=2m
V32
L…④
联立①③④解得:v'=8m/s v2=4m/s
A、B一起做圆周运动必满足:2mg=2m
v2
L得 v=2
2m/s
因 v2>v 所以当v'=8m/s时AB碰后一起做圆周运动到最低点
即保证A、B球被碰后做平抛运动,B的速度为v′≥16m/s或v'=8m/s
答:(1)两球做平抛运动的水平位移2.4m
(2)B球A球碰撞的初速度必须满足B的速度为v′≥16m/s或v'=8m/s
点评:
本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律;平抛运动;匀速圆周运动;机械能守恒定律.
考点点评: 本题的关键是找到绳子断开的两个位置,即最高点或最低点才能让AB一起平抛,
这是一道比较困难的易错题,容易漏掉一个条件.