问题
计算题
(16分)如图所示,A、B两球质量均为m,其间有压缩的轻短弹簧处于锁定状态。弹簧的长度、两球的大小均可忽略,整体视为质点。该装置从半径为R的竖直光滑圆轨道左侧与圆心等高处由静止下滑,滑至最低点时,解除对弹簧的锁定状态之后,B球恰好能到达轨道最高点,求:
(1)滑至最低点时,解除对弹簧的锁定状态之前A球和B球的速度v0的大小。
(2)最低点时,解除对弹簧的锁定状态之后A球和B球速度vA和vB的大小。
(3)弹簧处于锁定状态时的弹性势能。
答案
题目分析:设A、B系统滑到圆轨道最低点时锁定为V0,解除弹簧锁定后A、B的速度分别为vA、vB,B到轨道最高点的速度为v,则有:
(1)根据系统机械能守恒有: 得:
(1分)
(2)对B,在最高点重力提供向心力有: (2分)
解除锁定后在最低点由系统机械能守恒: (2分)
(1分)
对A.B组成系统由动量守恒有: (3分)
(1分)
(3)由系统机械能守恒有: (2分)
解得: (1分)