如图所示,一个质量为m的木块,从半径为R、质量为M的14光滑圆槽顶端由静止滑下.在槽被固定和可沿着光滑平面自由滑动两种情况下,木块从槽口滑出时的速度大小之比为多少?

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量守恒定律/2022-11-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,一个质量为m的木块,从半径为R、质量为M的
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光滑圆槽顶端由静止滑下.在槽被固定和可沿着光滑平面自由滑动两种情况下,木块从槽口滑出时的速度大小之比为多少?

◎ 答案

圆槽固定时,木块下滑过程中只有重力做功,
由动能定理得:mgR=
1
2
mv
21
-0…①
解得:木块滑出槽口时的速度:v1=

2gR
…②
圆槽可动时,当木块开始下滑到脱离槽口的过程中,
对木块和槽所组成的系统,水平方向不受外力,
水平方向动量守恒,设木块滑出槽口时的速度为v2,槽的速度为u,
在水平方向上,由动量守恒定律可得:mv2-Mu=0…③
木块下滑时,只有重力做功,系统机械能守恒,
由机械能守恒定律得:mgR=
1
2
mv
22
+
1
2
Mu2…④
由③④解得,木块滑出槽口的速度:v2=

2MgR
m+M
…⑤
两种情况下滑出槽口的速度之比:
v1
v2
=

2gR

2MgR/(m+M)
=

m+M
M

答:两种情况下,木块从槽口滑出时的速度大小之比为
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