如图半径为R的14圆弧支架竖直放置,支架底AB离地的距离为2R,圆弧边缘C处有一小定滑轮,一轻绳两端系着质量分别为m1与m2的物体,挂在定滑轮两边,且m1=2m2,开始时m1、m2均静

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图半径为R的
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圆弧支架竖直放置,支架底AB离地的距离为2R,圆弧边缘C处有一小定滑轮,一轻绳两端系着质量分别为m1与m2的物体,挂在定滑轮两边,且m1=2m2,开始时m1、m2均静止,且m1在图示中的最高点紧贴圆弧边缘,m1、m2可视为质点,不计一切摩擦.求:
(1)m1释放后经过圆弧最低点A时m1、m2的速度大小V1、V2的关系
(2)若m1到最低点时绳突然断开,求m1落地点离A点水平距离
(3)设圆弧边缘C到地面的竖直高度为H并保持不变,
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圆弧的半径R可调,m1到达最低点A时绳突然断开,求R为多大时,小球m1落地点离A点水平距离最远?最远距离为多少?

◎ 答案

(1)设m1运动到最低点时速度为v1,此时m2的速度为v2,速度分解如图,

沿着绳子方向的速度相等,得:v2=v1sin45°
(2)由m1与m2组成系统,机械能守恒,有m1gR-m2g

2
R=
1
2
m1v12+
1
2
m2v22
由上述两式求:v1=2

(m1-

2
m2)gR
2m1+m2

断绳后m1做平抛运动
t1=

2h
g
=2

R
g

s=v1t1
两式联立解得s=4R
(3)若圆弧边缘C到地面的竖直高度为H,则A点离地面的高度:h=H-R
平抛运动的时间:t=
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