质量为m的小球B用一根轻质弹簧连接.现把它们放置在竖直固定的内壁光滑的直圆筒内,平衡时弹簧的压缩量为,如图所示,小球A从小球B的正上方距离为3x0的P处自由落下

质量为m的小球B用一根轻质弹簧连接.现把它们放置在竖直固定的内壁光滑的直圆筒内,平衡时弹簧的压缩量为,如图所示,小球A从小球B的正上方距离为3x0的P处自由落下

题型:不详难度:来源:
质量为m的小球B用一根轻质弹簧连接.现把它们放置在竖直固定的内壁光滑的直圆筒内,平衡时弹簧的压缩量为,如图所示,小球A从小球B的正上方距离为3x0的P处自由落下,落在小球B上立刻与小球B粘连在一起向下运动,它们到达最低点后又向上运动,并恰能回到0点(设两个小球直径相等,且远小于略小于直圆筒内径),已知弹簧的弹性势能为,其中k为弹簧的劲度系数,Δx为弹簧的形变量。求:

(1)小球A质量。
(2)小球A与小球B一起向下运动时速度的最大值.
 
答案
(1)m        (2)
解析
(1)由平衡条件可知:mg=kx0 (1分)
设A的质量为m",A由静止下落后与B接触前的瞬时速度为v1,则:

 (2分)
设A与B碰撞后的速度为v1",有:
  (2分)
由于A、B恰能回到O点,据动能定理有:

解得:m"="m  " (3分)
(2)设由B点再向下运动x1时,它们的速度达到最大,此时它们的加速度为零,有:
     (2分)
据机械能守恒定律有:
 (2分)
解得: (1分)
举一反三
如图12所示,在距水平地面高为h处有一半径为R的1/4圆弧轨道,圆弧轨道位于竖直平面内,轨道光滑且末端水平,在轨道的末端静置一质量为m的小滑块A。现使另一质量为m的小滑块B从轨道的最高点由静止释放,并在轨道的最低点与滑块A发生碰撞,碰后粘合为一个小滑块C。已知重力加速度为g。求:

(1)滑块C对轨道末端的压力大小。
(2)滑块C在水平地面上的落地点与轨道末端的水平距离。
 
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(1)m摆至最低点时速度大小;
(2)m摆至最低时M所受摩擦力大小.
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质量为M的小车静止在光滑的水平面上,小车的上表面是一光滑的曲面,末端是水平的,如下图所示,小车被挡板P挡住,质量为优的物体从距地面高H处自由下落,然后沿光滑的曲面继续下滑,物体落地点与小车右端相距,若撤去挡板P,物体仍从原处自由落下,求物体落地时落地点距离小车右端多远?
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(13分)如图所示,内壁光滑的空心细管弯成的轨道ABCD固定在竖直平面内,其中BCD段是半径R=0.25m的圆弧,C为轨道的最低点,CD圆弧,AC的竖直高度差h=0.45m。在紧靠管道出口D处有一水平放置且绕其水平中心轴匀速旋转的圆筒,圆筒直径d=0.15m,桶上开有小孔E。现有质量为m=0.1kg且可视为质点的小球由静止开始从管口A滑下,小球滑到管道出口D处时,恰好能从小孔E竖直进入圆筒,随后,小球由小孔E处竖直向上穿出圆筒。不计空气阻力,取。求:
(1)小球到达C点时对管壁压力的大小;
(2)圆筒转动的周期T的可能值。
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(1)AB两物体滑到水平面时的速度大小
(2)从开始释放AB两物体到B物体追上A物体所用的总时间t
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