问题 问答题

如图所示,一根不可伸长的轻绳跨过光滑的水平轴O,两端分别连接质量为m的小球A和质量为4m的物块B,物块B置于O点正下方的水平面上,拉直绳使OA水平,此时OA的长度为L

(1)小球A由静止释放绕O点转过90°时,求小球的速度大小和物块对地面的压力

(2)若保持A的质量不变,将B换成质量也为m的物块,使绳OA水平,当小球A由静止释放转到O点正下方时,物块B的速度大小为v,求小球A的速度大小和方向(设AB不会相碰,方向用三角函数表示)。

答案

(1)、mg 方向竖直向下(2)

(1)对A球,OA转过90°的过程,设小球AO点正下方时的速度为v0,由机械能守恒得   mgL=      

解得  v0=                                                                                  (2分)

AO点正下方时,设绳对小球A的拉力为T,地面对物块的支持力为NB

对小球A有   T-mg=m

解得  T="3mg                                                                                " (2分)

绳对物块B的拉力T′=T=3mg

对物块B  解得

NB=mBg-T′=4mg-3mg="mg                                                       " (2分)

由牛顿第三定律可知,物块B对地面的压力大小

N′B=NB="mg " 方向竖直向下                                                                   (2分)

(2)设小球AO点正下方时的速度大小为vA,与水平向左方向成θ角斜向下,对小球A和物块B组成的系统,由机械能守恒有

mgL=                                                                             (3分)

解得 vA=                                                                                    (1分) 

小球AO点正下方时速度的竖直分量   vAy="V                                                                  " (2分)

速度分解如图所示

速度方向与水平向右夹角θ的正弦值

sinθ=                            (2分)

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