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如图所示,光滑的水平面AB(足够长)与半径为R=0.8m的光滑竖直半圆轨道BCD在B点相切,D点为半圆轨道最高点。A点的右侧等高地放置着一个长为L=20m、逆时针转动速度为v0=10m/s的

网友投稿  2022-10-10 00:00:00  零零社区

◎ 题目

如图所示,光滑的水平面AB(足够长)与半径为R=0.8m的光滑竖直半圆轨道BCD在B点相切,D点为半圆轨道最高点。A点的右侧等高地放置着一个长为L=20m、逆时针转动速度为v0=10m/s的传送带。用轻质细线连接甲、乙两物体,中间夹一轻质弹簧,弹簧与甲乙两物体不栓接。甲的质量为m1=3kg,乙的质量为m2=1kg,甲、乙均静止在光滑的水平面上。现固定乙球,烧断细线,甲离开弹簧后进入半圆轨道并可以通过D点,且过D点时对轨道的压力恰好等于甲的重力。传送带与乙物体间摩擦因数为0.6,重力加速度g取l0m/s2,甲、乙两物体可看作质点。

(1)求甲球离开弹簧时的速度。
(2)若甲固定,乙不固定,细线烧断后乙可以离开弹簧后滑上传送带,求乙在传送带上滑行的最远距离。
(3)甲乙均不固定,烧断细线以后,求甲和乙能否再次在AB面上水平碰撞?若碰撞,求再次碰撞时甲乙的速度;若不会碰撞,说明原因。

◎ 答案

(1) (2)12m,    (3)

◎ 解析


试题分析:(1)甲离开弹簧以后,机械能守恒:
    (6分)
能量守恒得 (2分)
之后乙滑上传送带匀减速运动 得(2分)
至速度为零时离A端最远,最远距离为:
(2分) 
即乙在传送带上滑行的最远距离为12m.
甲乙分离瞬间动量守恒: 
甲乙弹簧系统能量守恒:
解得:(4分)
之后甲沿轨道上滑,设上滑最高点高度为h,则 得(2分)
则甲上滑不到等圆心位置就会返回,返回AB面上速度仍然是(1分)
乙滑上传送带,因,则乙先向右做匀减速运动,后向左匀加速。
由对称性可知返回AB面上速度仍然为(1分)。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,光滑的水平面AB(足够长)与半径为R=0.8m的光滑竖直半圆轨道BCD在B点相切,D点为半圆轨道最高点。A点的右侧等高地放置着一个长为L=20m、逆时针转动速度为v0=10m/s的…”主要考查了你对  【受力分析】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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