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
)+
1
2
(M+m)v2

由E1=E2 即 0=mgR+(-Mg⋅

πR
2
)+
1
2
(M+m)v2

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
+
1
2
Mv2=-
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)

单项选择题
判断题