问题
计算题
如图所示,半径为R的1/4的光滑圆弧轨道竖直放置,底端与光滑的水平轨道相接,质量为m2的小球B静止光滑水平轨道上,其左侧连接了一轻质弹簧,质量为m1的小球A自圆弧轨道的顶端由静止释放,重力加速度为g,试求:
(1)小球A撞击轻质弹簧的过程中,弹簧的最大弹性势能为多少?
(2)要使小球A与小球B能发生二次碰撞,m1与m2应满足什么关系?
答案
(1)(2)
或
(不符合事实,舍去)
(1)设A球到达圆弧底端时的速度为v0,有
设共同速度为v
根据机械能守恒定律有: ③
联立①②③解得:
(2)设A、B碰撞后的速度分别为v1和v2 有:
根据机械能守恒定律有:
联立⑤⑥解得:
要使A、B两球能发生二次碰撞,必须满足
则有:
解得: 或
(不符合事实,舍去)
本题考查的知识点是动量守恒,动能定理,机械能守恒。熟练掌握其应用的条件,分析清楚此题的运动过程是解此题的关键。