Question

【題目】如圖所示，固定點O上系一長L=0.6m的細繩，細繩的下端系一質量m=1.0kg的小球（可視為質點），原來處于靜止狀態(tài)，球與平臺的B點接觸但對平臺無壓力，平臺高h=0.80m，一質量M=2.0kg的物塊開始靜止在平臺上的P點，現對M施予一水平向右的初速度v0，物塊M沿粗糙平臺自左向右運動到平臺邊緣B處與小球m發(fā)生正碰，碰后小球m在繩的約束下做圓周運動，經最高點A時，繩上的拉力恰好等于擺球的重力，而M落在水平地面上的C點，其水平位移s=1.2m，不計空氣阻力，g=10m/s2，求：

(1)質量為M的物塊落地時的動能；

(2)若物塊M在P處的初速度大小為8.0ms/，平臺表面與物塊間動摩擦因數μ=0.5，物塊M與小球的初始距離s1為多少？

Answer 1

【答案】(1)25J ；(2)2.8m

【解析】

(1)碰后物塊M做平拋運動，設其平拋運動的初速度為v3，則：

h=gt2

s=v3t

得

v3=s=3.0m/s

落地時的豎直速度為：

vy==4.0m/s

所以物塊落地時的速度為：

v==5.0m/s

物塊落地時的動能為：

Ek==25J

(2)物塊與小球在B處碰撞，設碰撞前物塊的速度為v1，碰撞后小球的速度為v2，由動量守恒定律：

Mv1=mv2+Mv3

碰后小球從B處運動到最高點A過程中機械能守恒，設小球在A點的速度為vA，則：

=+2mgL

小球在最高點時，依題給條件有：

2mg=m

解得：

v2=6.0m/s

所以：

v1==6.0m/s

物塊M從P運動到B處過程中，由動能定理：

-μMgS1=-

解得：

s1=2.8m