问题 问答题

如图,质量为m的b球用长h的细绳悬挂于水平轨道BC的出口C处.质量也为m的小球a,从距BC高h的A处由静止释放,沿ABC光滑轨道滑下,在C处与b球正碰并与b粘在一起.已知BC轨道距地面的高度为0.5h,悬挂b球的细绳能承受的最大拉力为2.8mg.试问:

(1)a与b球碰前瞬间的速度多大?

(2)a、b两球碰后,细绳是否会断裂?若细绳断裂,小球在DE水平面上的落点距C的水平距离是多少?若细绳不断裂,小球最高将摆多高?

答案

(1)、设a球经C点时速度为vc,则由机械能守恒得:

mgh=

1
2
m
v2c
                                 

解得vc=

2gh

即a与b球碰前的速度为

2gh

(2)、设b球碰后的共同速度为v,由动量守恒得:

mvc=(m+m)v                               

v=

1
2
vc=
1
2
2gh
                            

小球被细绳悬挂绕O摆动时,若细绳拉力为T,则

T-2mg=2m

v2
h
                               

解得T=3mg                                   

T>2.8mg,细绳会断裂,小球做平抛运动.    

设平抛的时间为t,则

0.5h=

1
2
gt2                                    

t= 

h
g
                                        

故落点距C的水平距离为

S=vt=

1
2
2gh
×
h
g
=
2
2
h               

小球最终落到地面距C水平距离

2
2
h处.

答:(1)a与b球碰前瞬间的速度为

2gh

(2)a、b两球碰后,细绳会断裂,小球在DE水平面上的落点距C的水平距离是

2
2
h.

单项选择题
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