Question

【題目】如圖所示，在水平面上固定一個半徑R=1.6m的3/4光滑圓弧軌道的工件，其圓心在O點，AOC連線水平，BOD連線豎直．在圓周軌道的最低點B有兩個質量分別為m1=4kg，m2=1kg的可視為質點的小球1和2，兩小球間夾有一個極短的輕彈簧，當彈簧儲存了EP=90J的彈性勢能時鎖定彈簧．某時刻解除鎖定，彈簧將兩個小球彈開，重力加速度g=10m/s2，試求：

（1）兩小球脫離彈簧瞬間的速度的大小

（2）通過計算說明小球2第一次沿軌道上滑過程中能否到達D點

Answer 1

【答案】（1）v1=3m/s，v2=12m/s（2）小球2能通過最高點

【解析】（1）設小球m1的速度為v1，m2的速度為v2，兩個小球與彈簧組成的系統，水平方向合外力為零，且只有彈力做功，由動量守恒定律，有：m1v1=m2v2 ①

由機械能守恒定律，有；Ep= m1v12+ m2v22 ②

聯立①②并代入數據解得：v1=3m/s，v2=12m/s

（2）小球2向右運動，設其能到達圓周的最高點D，由機械能守恒，有：

代入數據解得：vD=4m/s

又小球能通過豎直面內光滑圓周最高點的條件為：mg=m

代入數據解得：v=4m/s

由于v＜vD，故小球2能通過最高點．