解题思路:(1)对于恰能到达圆轨道的最高点,找出临界条件,列出相应的等式.
(2)清楚B的运动过程,选择某一过程应用动能定理研究,解出某一状态的速度.
(3)在B向右运动的过程中,弹簧的弹性势能转化给B的动能,根据动量定理求出冲量.
(4)应用动量守恒定律和动能定理求解绳拉断的过程中所做的功.
(1)设B在绳被拉断后瞬时的速率为vB,到达C点的速率为vC,
根据B恰能到达最高点C有:
F向=mBg=mB
v2c
R-----①
对绳断后到B运动到最高点C这一过程应用动能定理:
-2mBgR=[1/2]mBvc2-[1/2]mBvB2---------②
由①②解得:vB=5m/s.
(2)设弹簧恢复到自然长度时B的速率为v1,取向右为正方向,
弹簧的弹性势能转化给B的动能,Ep=[1/2]mBv12------③
根据动量定理有:I=mBvB-mBv1 -----------------④
由③④解得:I=-4 N•s,其大小为4N•s
(3)设绳断后A的速率为vA,取向右为正方向,
根据动量守恒定律有:mBv1=mBvB+mAvA-----⑤
根据动能定理有:W=[1/2]mAvA2------⑥
由⑤⑥解得:W=8J
答:(1)绳拉断后B的速度VB的大小是5m/s;
(2)绳拉断过程绳对B的冲量I的大小是4N•s;
(3)绳拉断过程绳对A所做的功W是8J.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力;动量定理;弹性势能;功能关系.
考点点评: 该题考查了多个知识点.我们首先要清楚物体的运动过程,要从题目中已知条件出发去求解问题.
其中应用动能定理时必须清楚研究过程和过程中各力做的功.应用动量定理和动量守恒定律时要规定正方向,要注意矢量的问题.