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]mBvB′2=[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.