(18分)如圖所示,光滑斜面與水平地面在C點(diǎn)平滑連接,質(zhì)量為0.4kg的滑塊A無初速地沿斜面滑下后,又沿水平地面運(yùn)動(dòng)至D與質(zhì)量為0.8kg的小球B發(fā)生正碰,碰撞時(shí)沒有能量損失.B球用長為L=O.32m的細(xì)線懸于O點(diǎn),其下端恰與水平地面土的D點(diǎn)相切.已知滑塊A與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1,C、D間距離LCD=1.4m,碰撞后B球恰好能在豎直面做作完整的圓周運(yùn)動(dòng),g取10m/s2,求:
(1)滑塊A在斜面上滑下時(shí)的高度h;
(2)滑塊A最終與D點(diǎn)間的距離。
解析:
(1)設(shè)小滑塊A滑至D點(diǎn)與小球B碰撞前的速度為v1,碰后A、B的速度分別為,則小滑塊滑動(dòng)至D過程中, ,
在D點(diǎn)A、B發(fā)生碰撞,動(dòng)量守恒, ,
機(jī)械能守恒, ,
小球B剛好作完整的圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度為v4,則在最高點(diǎn)時(shí),
從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過程中,
由①-⑤可得h=1.94m ,=-2m/s (負(fù)號表示碰后滑塊A速度向左)
(2)設(shè)碰后小滑塊A在水平面上滑動(dòng)的路程為S,則有
解得,
因?yàn)長CD<s<2LCD,所以滑塊先自左滑過C點(diǎn)后,又從斜面返回并靜止在C、D之間的一點(diǎn)上, 故小滑塊最終與D點(diǎn)間的距離為
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