(16分)如图所示,竖直放置的圆弧轨道和水平轨道两部分相连.

16分)如图所示,竖直放置的圆弧轨道和水平轨道两部分相连. 水平轨道的右侧有一质量为 2 m 的滑块C 与轻质弹簧的一端相连,弹簧的另一端固定在竖直的墙M上,弹簧处于原长时,滑块C静止在P 点处;在水平轨道上方O 处,用长为L 的细线悬挂一质量为 m 的小球BB 球恰好与水平轨道相切,并可绕O点在竖直平面内摆动。质量为 m 的滑块A 由圆弧轨道上静止释放,进入水平轨道与小球B发生碰撞,AB 碰撞前后速度发生交换. P 点左方的轨道光滑、右方粗糙,滑块AC PM 段的动摩擦因数均为=0.5ABC 均可视为质点,重力加速度为g

1)求滑块A 2L高度处由静止开始下滑, B碰后瞬间B的速度.

2)若滑块A 能以与球B 碰前瞬间相同的速度与滑块C 相碰,A 至少要从距水平轨道多高的地方开始释放?

3在(2)中算出的最小值高度处由静止释放A,经一段时间A C 相碰,设碰撞时间极短,碰后一起压缩弹簧,弹簧最大压缩量为L,求弹簧的最大弹性势能。

答案

16分)1)对A,由机械能守恒得:mg2L=        2

                       vA=2            1

B碰后速度交换,vB1= vA =2       1

2)要使滑块A 能以与B 碰前瞬间相同的速度与C 碰撞,必须使小球B A 撞击后在竖直平面内完成一个完整的圆周运动后从左方撞击A,使A 继续向右运动。

A 从距水平面高为 H 的地方释放,与B 碰前的速度为v0

A,由机械能守恒得:      1

设小球B 通过最高点的速度为vB,则它通过最高点的条件是:

       2

小球B 从最低点到最高点的过程机械能守恒:

           1

解得:  H                        2

3)从这个高度下滑的A C碰撞前瞬间速度:  2

A C 碰后瞬间的共同速度为v,由动量守恒:

                1

AC 一起压缩弹簧,由能量守恒定律。有:

 -------2

     解得:                        -- ----2

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