如图所示,质量均为m的A、B两球间有压缩的轻短弹簧处于锁定状态,放置在水平面上竖直光滑的发射管内(两球的大小尺寸和弹簧尺寸都可忽略,它们整体视为质点),解除锁定时,A球
◎ 题目
如图所示,质量均为m的A、B两球间有压缩的轻短弹簧处于锁定状态,放置在水平面上竖直光滑的发射管内(两球的大小尺寸和弹簧尺寸都可忽略,它们整体视为质点),解除锁定时,A球能上升的最大高度为H.现让两球包括锁定的弹簧从水平面出发,沿光滑的半径为R的半圆槽从左侧由静止开始下滑,滑至最低点时,瞬间解除锁定.求: (1)两球运动到最低点弹簧锁定解除前所受轨道的弹力; (2)A球离开圆槽后能上升的最大高度. |
◎ 答案
(1)A、B系统由水平位置滑到轨道最低点时速度为v0,根据机械守恒定律 2mgR=
设轨道对小球的弹力为F,根据牛顿第二定律F-2mg=2m
得 F=6mg ③ (2)解除锁定后弹簧将弹性势能全部转化为A、B的机械能,则弹性势能为 EP=mgH ④ 解除锁定后A、B的速度分别为vA、vB,解除锁定过程中动量守恒2mv0=mvB+mvA⑤ 系统机械能守恒
联立上述各式得vA=
正号舍去 vA=
设球A上升的高度为h,球A上升过程机械能守恒 mg(h+R)=
整理后得 h=
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