问题
问答题
B如图所示,两物体的质量分别为M和m(M>m),用细绳连接后跨在半径为R的固定光滑半圆柱体上,两物体刚好位于其水平直径的两端,释放后它们由静止开始运动,求:
(1)m到达半圆柱体顶端时的速度;
(2)m到达半圆柱体顶端时,M的机械能是增加还是减少,改变了多少?

答案
(1)系统机械能守恒,取m、M的起始位置为重力势能零点,则:
E1=0; E2=mgR+(-Mg⋅
)+πR 2
(M+m)v21 2
由E1=E2 即 0=mgR+(-Mg⋅
)+πR 2
(M+m)v21 2
解得 v=
.gR(πM-2m) M+m
(2)初始位置M的机械能为:EM1=0
m在圆柱体顶时M的机械能为:
EM2=-Mg⋅
+πR 2
Mv2=-1 2 MmgR(π+2) 2(M+m)
所以M的机械能减少,减少了
.MmgR(π+2) 2(M+m)
答:(1)m到达半圆柱体顶端时的速度为v=
.gR(πM-2m) M+m
(2)M的机械能减少,减少了
.MmgR(π+2) 2(M+m)