如图所示,物体A从高h的P处沿光滑曲面从静止开始下滑,物体B用细线竖直悬挂在O点钉子上,且刚好与水平面上的Q点接触.物体

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  • 解题思路:当水平部分没有摩擦时,A球下滑到未碰B球前能量守恒,与B碰撞因无能量损失,而且质量相等,由动量守恒和能量守恒可得两球交换速度.A 停在Q处,B碰后可能做摆动,也可能饶 O点在竖直平面内做圆周运动.如果做摆动,则经一段时间,B反向与A相碰,使A又回到原来高度,B停在Q处,以后重复以上过程,如此继续下去,若B做圆周运动,B逆时针以O为圆心转一周后与A相碰,B停在Q处,A向右做匀速运动,根据动量守恒定律和能量守恒定律即可求解.

    (1)A与B碰撞前A的速度:mgh=mvA2,vA=

    2gh,

    因为mA=mB,碰撞无能量损失,两球交换速度,

    可知:vA′=0,vB′=vA=

    2gh,

    (2)设B球到最高点的速度为v,由B做圆周运动的临界条件得:mBg=mB

    v2

    L…①

    又因 [1/2]mBvB2=[1/2]mBv2+mBg•2L…②

    由①②得:L=0.4h

    即L≤0.4h时,A、B碰后B才可能做圆周运动,再次碰撞后,物体A做方向向右的匀速直线运动;

    (3)由上面分析可知,当L=h时,A与B碰后,B只做摆动,

    因水平面粗糙,所以A在来回运动过程中动能要损失.

    设碰撞次数为n,由动能定理可得:mAgh-nmAgS=0

    解得:n=[h+μs/2μs];

    答:(1)A、B两物体碰后的速度大小分别为:vA′=0,vB′=vA=

    2gh;

    (2)为使碰撞结束后物体A做方向向右匀速直线运动,悬线长l应满足是条件为L≤0.4h;

    (3)若l=h,且物体A与水平面的动摩擦因数为μ,A、B碰撞的次数n=[h+μs/2μs].

    点评:

    本题考点: 动量守恒定律;向心力.

    考点点评: 本题主要考查了动量守恒定律、能量守恒定律、动能定理的直接应用,要求同学们能正确分析两个小球的运动情况,难度适中.

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