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质量为m的小球固定在光滑轻细杆的上端,细杆通过光滑限位孔保持竖直.在光滑水平面上...

质量为m的小球固定在光滑轻细杆的上端,细杆通过光滑限位孔保持竖直.在光滑水平面上放置一质量为M=2m的凹形槽,凹形槽的光滑内表面如图所示,AB部分是斜面,与水平面成θ=30°,BCD部分是半径为R的圆弧面,AB与BCD两面在B处相切.让细杆的下端与凹形槽口的左边缘A点接触.现将小球释放,求:
(1)当轻细杆的下端滑到凹形槽的最低点C时,凹形槽的速度是多大.
(2)当轻细杆的下端滑到B点的瞬间,小球和凹形槽的速度各是多大.

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(1)当轻细杆的下端运动到最低点C时,小球的速度为零.以小球和凹形槽组成的系统,机械能守恒,根据机械能守恒定律求出凹形槽的速度. (2)当轻细杆的下端滑到B点的瞬间,取极短时间△t,认为小球和凹形槽都做匀速运动,由△t时间内位移关系得到小球的速度v1与凹形槽的速度v2之间的关系,再由系统机械能守恒求出两个物体的速度. 【解析】 (1)当轻细杆的下端运动到最低点C时,小球的速度为零,小球减少的重力势能转化为凹形槽的动能,由能量转化守恒定律 又 M=2m    得凹形槽的速度: (2)当轻细杆的下端从A点相对滑动到B点时,取极短时间△t,认为小球和凹形槽都做匀速运动,由△t时间内位移关系得到v1△t=v2△ttanθ 小球的速度v1与凹形槽的速度v2之间的关系如图所示: 得:v1=v2tanθ 由系统能量转化守恒定律 又M=2m 解得:, 答; (1)当轻细杆的下端滑到凹形槽的最低点C时,凹形槽的速度是. (2)当轻细杆的下端滑到B点的瞬间,小球和凹 形槽的速度各是,.
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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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