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一轻质细绳一端系一质量为 m=0.05kg 的小球A,另一端套在光滑水平细轴O上...

一轻质细绳一端系一质量为 m=0.05kg 的小球A,另一端套在光滑水平细轴O上,O到小球的距离为 L=0.1m,小球与水平地面接触,但无相互作用.在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,二者之间的水平距离S=2m,如图所示.现有一滑块B,质量也为m,从斜面上高度h=3m处由静止滑下,与小球碰撞时没有机械能损失、二者互换速度,与档板碰撞时以同样大小的速率反弹.若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,滑块B与水平地面之间的动摩擦因数μ=0.25,g取 10m/s2.求:
(1)滑块B与小球第一次碰撞前瞬间,B速度的大小;
(2)滑块B与小球第一次碰撞后瞬间,绳子对小球的拉力;
(3)小球在竖直平面内做完整圆周运动的次数.

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(1)取滑块B从斜面高度h处滑下到与小球第 一次碰撞前的过程为研究对象,应用动能定理,可求出滑块B的速度. (2)根据速度互换得到A球的速度,利用牛顿第二定律和向心力来源的分析得到绳子上的拉力. (3)小球在竖直平面内做完整圆周运动时,在最高点有临界速度即最小速度V=,根据能量守恒得到小球在最低点的最小速度,那么滑块最终速度也是这个最小速度,对滑块应用动能定理,可以求得滑块的总路程,根据两侧距离与总路程的关系推断出完整圆周次数. 【解析】 (1)滑块B从斜面高度h处滑下与小球第一次碰撞前瞬间速度为v, 由动能定理得: 求得:v==7.4m/s   (2)滑块B与小球碰撞,没有机械能损失,对小球由牛顿第二定律得:      VA=V0= 求得:FT=28N (3)小球恰能完成一次完整的圆周运动,设它到最高点的速度为v1,小球在最低点速度为v, 则有    求得: 小球做完整圆周运动时,碰后的速度至少为,由于滑块B与小球A碰后交换速度,则滑块B最终速度至少也为,经过的路程为S总,则: 求得:S总=11m 小球做完整的圆周运动的次数为: 求得:n=6    答:(1)滑块B与小球第一次碰撞前瞬间B速度7.4m/s (2)滑块B与小球第一次碰撞后瞬间绳子对小球的拉力 28N (3)小球在竖直平面内做6次完整圆周运动
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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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