（选修3-5选做题）如图，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O。让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平。从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线

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（选修3-5选做题）
如图，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O。让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平。从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°。忽略空气阻力，求
（1）两球a、b的质量之比；
（2）两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比。

答案

解：（1）设球b的质量为m₂，细线长为L，球b下落至最低点，但未与球a相碰时的速度为v，由机械能守恒定律得

①
式中g是重力加速度的大小。设球a的质量为m₁；在两球碰后的瞬间，两球共同速度为v"，以向左为正。有动量守恒定律得

②
设两球共同向左运动到最高处，细线与竖直方向的夹角为θ，由机械能守恒定律得

③
联立①②③式得

④
代入数据得

⑤
（2）两球在碰撞过程中的机械能损失是

⑥
联立①⑥式，Q与碰前球b的最大动能E_k（E_k=

）之比为

⑦
联立⑤⑦式，并代入题给数据得

⑧

举一反三

如图，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上半径为R有光滑圆柱，A的质量为B的两倍。当B位于地面时，A恰与圆柱轴心等高。将A由静止释放，B上升的最大高度是

[ ]
A.2R
B.5R/3
C.4R/3
D.2R/3

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将一个动力传感器连接到计算机上，我们就可以测量快速变化的力，某一小球用一条不可伸长的轻绳连接，绳的另端固定在悬点上，当小球在竖直面内来回摆动时，用动力传感器测得绳子对悬点的拉力随时间变化的曲线如图所示，取重力加速度g=10m/s²，求绳子的最大偏角θ。

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如图所示，一质量为m的滑块从高为h的光滑圆弧形槽的顶端A处无初速度地滑下，槽的底端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v₀，长为L，滑块滑到传送带上后做匀加速运动，滑到传送带右端C时，恰好被加速到与传送带的速度相同。求：
(1)滑块到达底端B时的速度v；
(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ；
(3)此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量Q。

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如图所示的木板由倾斜部分和水平部分组成，两部分之间由一段圆弧面相连接，在木板的中间有位于竖直面内的光滑圆槽轨道，斜面的倾角为θ。现有10个质量均为m、半径均为r的均匀刚性球，在施加于1号球的水平外力F的作用下均静止，力F与圆槽在同一竖直面内，此时1号球球心距它在水平槽运动时的球心高度差为h。现撤去力F使小球开始运动，直到所有小球均运动到水平槽内，重力加速度为g。求：
(1)水平外力F的大小；
(2)1号球刚运动到水平槽时的速度；
(3)整个运动过程中，2号球对1号球所做的功。

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下列说法正确的是[ ]
A．如果物体（或系统）所受到的合外力为零，则机械能一定守恒
B．如果合外力对物体（或系统）做功为零，则机械能一定守恒
C．物体沿光滑曲面自由下滑过程中，机械能一定守恒
D．做匀加速运动的物体，其机械能不可能守恒

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