如图,质量为m的b球用长h的细绳悬挂于水平轨道BC的出口C处,质量也为m的小球a,从距BC高h的A处由静止释放,沿ABC光滑轨道滑下,在C处与b球正碰并与b粘在一起,已知BC轨道距地面的高度为0.5h,悬挂b球的细绳能承受的最大拉力为2.8mg,试问:
12.a与b球碰前瞬间的速度多大?
13.a、b两球碰后,细绳是否会断裂?若细绳断裂,小球在DE水平面上的落点距C的水平距离是多少?若细绳不断裂,小球最高将摆多高?
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设a球经C点时速度为vc,则由机械能守恒定律
解得:
以a球为研究对象,由动能定理可以求出a与b两球碰撞前a球的速度.
本题考查了求速度,判断绳子是否断裂、求水平位移问题,应用动能定理、动量守恒定律、牛顿第二定律、平抛运动规律即可解题,本题难度不大;第一问也可以应用机械能守恒定律解题.
会断裂,
设b球碰后的共同速度为v,由动量守恒得:
mv=(m+m)v
小球被细绳悬挂绕O摆动时,若细绳拉力为T,则
解得T=3mg
T>2.8mg,细绳会断裂,小球做平抛运动.
设平抛的时间为t,则
故落点距C的水平距离为
可得
a与b碰撞过程中动量守恒,由动量守恒定律求出碰后的速度,然后它们做圆周运动,由牛顿第二定律列方程,求出绳子的拉力,然后判断绳子是否会断裂.如果绳子断裂,小球做平抛运动,应用平抛运动规律即可正确解题.
本题考查了求速度,判断绳子是否断裂、求水平位移问题,应用动能定理、动量守恒定律、牛顿第二定律、平抛运动规律即可解题,本题难度不大;第一问也可以应用机械能守恒定律解题.