问题 问答题

如图所示,半径为R的四分之一圆弧形支架竖直放置,圆弧边缘C处有一小定滑轮,绳子不可伸长,不计一切摩擦,开始时,m1、m2两球静止,且m1>m2,试求:

(1)m1释放后沿圆弧滑至最低点A时的速度.

(2)为使m1能到达A点,m1与m2之间必须满足什么关系.

(3)若A点离地高度为2R,m1滑到A点时绳子突然断开,则m1落地点离A点的水平距离是多少?

答案

(1)设m1滑至A点时的速度为v1,此时m2的速度为v2,由机械能守恒得:

m1gR-

2
m2gR=
1
2
m1v12+
1
2
m2v22

又v2=v1cos45°

得:v1=

4m1gR-4
2
m2gR
2m1+m2

(2)要使m1能到达A点,v1≥0且v2≥0,

必有:m1gR-

2
m2gR≥0,得:m1
2
m2

(3)由2R=

1
2
gt2,x=v1t得x=v1t=4R
m1-
2
m2
2m1+m2

答:(1)m1释放后沿圆弧滑至最低点A时的速度v1=

4m1gR-4
2
m2gR
2m1+m2

(2)为使m1能到达A点,m1与m2之间必须满足什么关系m1

2
m2

(3)若A点离地高度为2R,m1滑到A点时绳子突然断开,则m1落地点离A点的水平距离是x=4R

m1-
2
m2
2m1+m2

单项选择题
名词解释