Question

如圖所示，半徑的光滑圓弧軌道固定在光滑水平面上，軌道上方的點有一個可視為質點的質量的小物塊，小物塊由靜止開始下落后打在圓弧軌道的B點，假設在該瞬間碰撞過程中，小物塊沿半徑方向的分速度立刻減為零，而沿切線方向的分速度不變，此后小物塊將沿圓弧軌道下滑，已知A點與軌道圓心O的連線長也為R，且AO連線與水平方向夾角，在軌道末端C點緊靠一質量的長木板，木板上表面與圓弧軌道末端的切線相平，小物塊與長木板間的動摩擦因數，（取）求：

（1）小物塊剛到達B點時的速度大小和方向。

（2）要使小物塊不滑出長木板，木板長度至少為多少?

Answer 1

（1）4m/s  方向豎直下（2）s=2.5m

解析:

（1）小物塊落到圓弧上的B點，B、A兩點關于O點上下對稱，則AB=R,

根據機械能守恒，有

mgR=mv_B²                      

           =4m/s          方向豎直下                                  

（2）小物塊到達B點后沿切線方向的分速度

v_B//=v_Bcosθ=2 m/s                    

 小物塊從B點滑到C點，機械能守恒，取圓弧最低點C為重力勢能零點則有                

      m/s                        

          小物塊在長木板上滑行，系統(tǒng)動量守恒,設小物塊剛滑到木板右端時共同速度為v   mv_C=（M+m）v                    

                  v=                             

        滑動摩擦力對系統(tǒng)做功，對系統(tǒng)用動能定律

               -μmg=               

          s=2.5m