Question

12．如圖，豎直固定軌道abcd段光滑，長為L=1.0m的平臺de段粗糙，abc段是以O(shè)為圓心的圓弧．小球A和B緊靠一起靜止于e處，B的質(zhì)量是A的4倍．兩小球在內(nèi)力作用下突然分離，A分離后向左始終沿軌道運(yùn)動，與de段的動摩擦因數(shù)μ=0.2，到b點(diǎn)時軌道對A的支持力等于A的重力的0.6，B分離后平拋落到f點(diǎn)，f到平臺邊緣的水平距離S=0.4m，平臺高h(yuǎn)=0.8m，g取10m/s²，求：
（1）AB分離時B的速度大小V_B；
（2）A到達(dá)d點(diǎn)時的速度大小V_d；
（3）圓弧$\widehat{abc}$的半徑R．

Answer 1

分析 （1）分離后做平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動規(guī)律可以求得B的速度；
（2）AB分離時，由動量守恒定律列式，A球由e到d根據(jù)動能定理列式，聯(lián)立方程即可求解；
（3）A球由d到b根據(jù)機(jī)械能守恒定律列式，在b點(diǎn)根據(jù)牛頓第二定律列式，聯(lián)立方程即可求解．

解答 解：（1）B分離后做平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動規(guī)律可知：
h=$\frac{1}{2}$gt²，v_B=$\frac{s}{t}$，
代入數(shù)據(jù)得：v_B=1m/s；
（2）AB分離過程系統(tǒng)動量守恒，以向左為正方向，由動量守恒定律得：
m_Av_A-m_Bv_B=0，
A球由e到d根據(jù)動能定理得：
-μm_Agl=$\frac{1}{2}$m_Av_d²-$\frac{1}{2}$m_Av_e²，
代入數(shù)據(jù)得：v_d=2$\sqrt{3}$m/s；
（3）A球由d到b根據(jù)機(jī)械能守恒定律得：
m_AgR=$\frac{1}{2}$m_Av_d²-$\frac{1}{2}$m_Av_b²，
A球在b由牛頓第二定律得：
m_Ag-0.6m_Ag=m_A$\frac{{v}_^{2}}{R}$       
代入數(shù)據(jù)得：R=0.5m
答：（1）AB分離時B的速度大小為1m/s；
（2）A到達(dá)d點(diǎn)時的速度大小為2$\sqrt{3}$m/s；
（3）圓弧$\widehat{abc}$的半徑R為0.5m．

點(diǎn)評 本題考查了動量守恒、動能定理、機(jī)械能守恒定律等規(guī)律的直接應(yīng)用，較好的考查了學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力．