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如图所示,质量均为m的A.B两球间有压缩的短弹簧,弹簧处于锁定状态,若整个装置放...

如图所示,质量均为m的A.B两球间有压缩的短弹簧,弹簧处于锁定状态,若整个装置放置在水平面上竖起.光滑的发射管内(两球的大小尺寸和弹簧尺寸都可忽略,它们整个可视为质点),解除锁定后,A球能上升的最大高度为H,现在让两球包括锁定的弹簧从水平面出发,沿光滑的半径为R的半圆槽从右侧由静止开始下滑,至最低点时,瞬间锁定解除,求A球离开圆槽后能上升的最大高度.

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由解除锁定后的最大高度可求得弹簧的弹性势能;在圆槽底部释放时,由动量守恒结合机械能守恒定律可求得A球的速度;再由机械能守恒可求得A球上升的最大高度. 【解析】 当发射管竖起放置时,解除锁定后弹簧将弹性势能全部转化为A的机械能,则弹簧的弹性势能为Em=mgH; 设AB组成的系统从水平滑到圆轨道最低点速度为vc,弹簧解除锁定后A、B的速度分别为v1、v2,则有: 2mgR=2m 2mv=mvA+mvB 2m+E弹=m+m 联立上式解得: vA=+ 设A球相对水平面上升的最大高度为h,则h+R=,所以h=+ 答:A球离开圆槽后能上升的最大高度为+.
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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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