一個(gè)光滑的圓柱體固定在桌面上,圓柱體的半徑為r。質(zhì)量分別為mAmB的兩個(gè)小球AB(都可看作質(zhì)點(diǎn),且mA>mB)用一根細(xì)線(xiàn)相連接,細(xì)線(xiàn)的長(zhǎng)度恰好等于圓柱體的半個(gè)圓周長(zhǎng)。開(kāi)始時(shí)使兩小球位于同一水平面上,如圖所示,無(wú)初速地釋放,求

①當(dāng)A球到達(dá)桌面時(shí),B球的速度多大?

②設(shè)A球落到桌面后即停止運(yùn)動(dòng),求兩球質(zhì)量滿(mǎn)足怎樣的關(guān)系,小球B能滑過(guò)圓柱體的最高點(diǎn)并且繼續(xù)沿圓柱體滑動(dòng)一段?

     ① ;②


解析:

①當(dāng)A下落到達(dá)桌面時(shí),B沿圓弧上升轉(zhuǎn)過(guò)1rad,它上升的高度h=rsin1,如圖所示。

設(shè)A球到達(dá)地面時(shí)兩球的速率為v,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,有mA gr- mB gh=,

h=rsin1。

解出v=

A球到達(dá)桌面后,細(xì)線(xiàn)即松馳,B球由于慣性和重力作用將繼續(xù)沿圓柱體向上運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B球的機(jī)械能守恒。設(shè)它經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度為v’,有

mBgr(1-sin1)=,

它能通過(guò)圓柱體的最高點(diǎn)并繼續(xù)在圓周上運(yùn)動(dòng)一段的條件是,

解以上各式,可得   。

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②設(shè)A球落到桌面后即停止運(yùn)動(dòng),求兩球質(zhì)量滿(mǎn)足怎樣的關(guān)系,小球B能滑過(guò)圓柱體的最高點(diǎn)并且繼續(xù)沿圓柱體滑動(dòng)一段?

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(1)當(dāng)A球到達(dá)桌面的時(shí)刻,B球的速度多大?
(2)設(shè)A球落到桌面后即停止運(yùn)動(dòng),求兩球質(zhì)量滿(mǎn)足怎樣的關(guān)系,小球B能通過(guò)圓柱體的最高點(diǎn)?

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