如图所示的半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内,质量为m的小球A以竖直向下的速度v从与圆心等高处开始沿轨道向下运动,与静止于轨道最低点的B球相撞,碰撞后A、B球恰能分别

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示的半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内,质量为m的小球A以竖直向下的速度v从与圆心等高处开始沿轨道向下运动,与静止于轨道最低点的B球相撞,碰撞后AB球恰能分别到达左右两边与圆心等高处。已知地球表面的重力加速度为g。试求:
(1)小球B的质量M=?
(2)第一次碰撞刚结束时小球A对轨道的压力大小?

◎ 答案

(1)(1+m (2) 3 mg

◎ 解析

设小球A在与B球相撞前的速度大小为v1,根据机械能守恒
mgR +············(4分)
v1·····(2分)
由于碰撞后AB球都恰能达到与圆心等高处,所以第一次碰撞刚结束时小球AB的速度大小相等,方向相反,设速度大小为v2,根据机械能守恒
v2        ········(4分)
设小球B的质量为M,根据动量守恒
mv1Mv2mv2···········(4分)
解得M=(1+m········(2分)
(2)设第一次碰撞结束时小球A对轨道的压力大小为N,轨道对小球A的支持力为N′,则FN=FN···························································(2分)
根据牛顿第二定律FNmg ·······(2分)
解得FN=FN=3 mg· ····(2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示的半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内,质量为m的小球A以竖直向下的速度v从与圆心等高处开始沿轨道向下运动,与静止于轨道最低点的B球相撞,碰撞后A、B球恰能分别…”主要考查了你对  【机械能守恒定律】  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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