问题 计算题

如图所示,一水平直轨道CF与半径为R的半圆轨道ABC在C点平滑连接,AC在竖直方向,B点与圆心等高。一轻弹簧左端固定在F处,右端与一个可视为质点的质量为的小铁块甲相连。开始时,弹簧为原长,甲静止于D点。现将另一与甲完全相同的小铁块乙从圆轨道上B点由静止释放,到达D点与甲碰撞,并立即一起向左运动但不粘连,它们到达E点后再返回,结果乙恰回到C点。已知CD长为L1,DE长为L2,EC段均匀粗糙,ABC段和EF段均光滑,弹簧始终处于弹性限度内。

(1)求直轨道EC段与物块间动摩擦因素.

(2)要使乙返回时能通过最高点A,可在乙由C向D运动过程中过C点时,对乙

加一水平向左恒力,至D点与甲碰撞前瞬间撤去此恒力,则该恒力至少多大?

答案

(1)设乙与甲碰前瞬间速度为,碰后瞬间速度为,甲乙一起返回到D时速度为.

乙从B到D有              ①-------(2分)

碰撞过程由动量守恒得              ②-------(2分)

甲乙从D到E再回到D有  ③--(3分)

乙从D到C 有                  ④-------(3分)

联立解得

(2)设对乙加的最小恒力为F

从B到D有                 ⑤-------(2分)

碰撞过程由动量守恒得                        ⑥---(1分)

甲乙从D到E再回到D有   ⑦-(1分)

乙从D到A有      ⑧-------(2分)

在A点有                                  ⑨-------(2分)

联立⑤⑥⑦⑧⑨解得                  --------------------(2分)

多项选择题
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