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如图所示,两物体的质量分别为M和m(M>m),用细绳连接后跨接在半径为R的固定光...

如图所示,两物体的质量分别为M和m(M>m),用细绳连接后跨接在半径为R的固定光滑半圆柱体上(离地面有足够高的距离),两物体刚好位于其水平直径的两端,释放后它们由静止开始运动.问:
(1)m在最高点时的速度大小;
(2)当m与M的比值为多大时,m对圆柱体顶端的压力为零.

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(1)球m从水平直径的一端到达最高点的过程中,只有重力对系统做功,机械能守恒,根据系统的机械能守恒求解球m的速度大小.此过程中,m球上升的高度等于R,而B球下降的高度为,运动过程中,两个小球的速度大小相等. (2)重力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解即可. 【解析】 (1)取m、M的起始位置为零势能面.  设当m运动到圆柱顶时的速度为v, 此时M向下移动 该系统的机械能  机械能守恒  E1=E2,即 0= 得 ; 故; (2)m对圆柱体顶端的压力为零,mg=m 将速度代入,有: 解得:; 答:(1)m在最高点时的速度大小为; (2)当m与M的比值为时,m对圆柱体顶端的压力为零.
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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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