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如图所示,圆心在O点,半径为R=0.24m的圆弧形支架abc竖直固定在水平桌面上...

如图所示,圆心在O点,半径为R=0.24m的圆弧形支架abc竖直固定在水平桌面上,支架最低点a与桌面相切,最高点c与O点的连线Oc与Oa夹角为60°.一轻绳两端系着质量分别为m1和m2的小球A和B(均可视为质点),挂在圆弧边缘c的两边.开始时,A、B均静止,A的位置与c点等高,不计一切摩擦,连线和水平桌面足够长,g=10m/s2
(1)为使A能沿圆弧下滑到a点,m1与m2之间必须满足什么关系?
(2)若m1=3m2,求A到达圆弧最低点a时,A的速度大小.
(3)若m1=3m2,求B能上升的最大高度.

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通过系统机械能守恒定律,抓住A滑动底端时的速度为零,求出m1与m2之间满足的关系.根据系统机械能守恒定律,通过A到达a点的速度与B的速度关系,求出A的速度大小.当a的速度为零时,B上升到最大高度,根据系统机械能守恒定律求出B能上升的最大高度. 【解析】 (1)A、B两球组成的系统机械能守恒,有: m1gR(1-cos60°)=m2gR 解得m1=2m2. (2)若m1=3m2,设A滑动最低点a时的速度为vA,B的速度为vB. vB=vAcos30° 根据系统机械能守恒定律得, m1gR(1-cos60°)-m2gR= 解得vA=0.8m/s. (3)当A的速度减为零,B上升的高度最高. 根据系统机械能守恒定律得, m1gR(1-cos60°)=m2gh 解得h==0.36m. 答:(1)为使A能沿圆弧下滑到a点,m1与m2之间必须满足m1=2m2. (2)A的速度大小为0.8m/s. (3)B能上升的最大高度为0.36m.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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