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光滑的长轨道形状如下图所示,底部为半圆型,半径为R,固定在竖直平面内.AB两质量...

manfen5.com 满分网光滑的长轨道形状如下图所示,底部为半圆型,半径为R,固定在竖直平面内.AB两质量相同的小环用长为R的轻杆连接在一起,套在轨道上.将AB两环从图示位置静止释放,A环离开底部2R.不考虑轻杆和轨道的接触,即忽略系统机械能的损失,求:
(1)AB两环都未进入半圆型底部前,杆上的作用力.
(2)A环到达最低点时,两环速度大小.
(3)若将杆换成长2manfen5.com 满分网R,A环仍从离开底部2R处静止释放,经过半圆型底部再次上升后离开底部的最大高度.
(1)两个环以及连杆整体自由下落,处于完全失重状态,故杆上弹力为零; (2)A环到达最低点时,两环具有相同角速度,则两环速度大小一定相等;根据几何关系找到B环的位置,然后根据机械能守恒定律列式求解出各自的速度; (3)由于杆长超过了半圆直径,故A环一直在下方,速度为零时,结合几何关系并根据机械能守恒定律列方程求解即可求解出高度. 【解析】 (1)对整体分析,自由落体,加速度g,以A为研究对象,A作自由落体则杆对A一定没有作用力.即F=0 故AB两环都未进入半圆型底部前,杆上的作用力为零. (2)AB都进入圆轨道后,两环具有相同角速度,则两环速度大小一定相等,即VA=VB 对整体依机械能守恒定律,有: 解得 故A环到达最低点时,两环速度大小均为. (3)由于杆长超过了半圆直径,故最后A环在下,如图; 设A再次上升后,位置比原来高h,如下图所示. 由机械能守恒,有: 解得,故A离开底部 故若将杆换成长2R,A环仍从离开底部2R处静止释放,经过半圆型底部再次上升后离开底部的最大高度为.
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考点分析:
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A.A、B组成的系统机械能守恒
B.在A落地之前轻杆对B一直做正功
C.A运动到最低点时的速度的大小为manfen5.com 满分网
D.当A的机械能最小时,B对水平面的压力大小为mg
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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