如图所示,光滑内壁的半球形碗,半径为R固定在水平桌面上,质量分别为M、m可视为质点的A、B两球,用轻绳
kuaidi.ping-jia.net 作者:佚名 更新日期:2024-07-08
如图所示,半径为R的半球形碗固定于水平地面上,一个质量为m的物块,从碗口沿内壁由静止滑下,滑到最低点
A、根据牛顿第二定律得,N-mg=mv2R,解得支持力N=mg+mv2R.故A错误.B、初始位置速度为零,重力的功率为零,到达最低点,速度最大,但是重力与速度的方向夹角为90度,重力的瞬时功率为零,可知整个过程中功率的功率先增大后减小.故B错误.C、在下滑的过程中,重力沿曲面切线方向的分力逐渐减小,滑动摩擦力逐渐增大,下滑到一定程度后,重力沿曲面切线方向的分力会小于摩擦力,做减速运动,则动能先增大后减小.故C正确.D、对整个过程运用动能定理得,mgR+Wf=12mv2?0,则摩擦力对滑块做功为Wf=12mv2?mgR.故D错误.故选:C.
解答:解:由题设条件知,若从地面参考系观测,则任何时刻,A沿竖直方向运动,设其速度为vA,B沿水平方向运动,设其速度为vB,若以B为参考系,从B观测,则A杆保持在竖直方向,它与碗的接触点在碗面内作半径为R的圆周运动,速度的方向与圆周相切,设其速度为VA.杆相对地面的速度是杆相对碗的速度与碗相对地面的速度的合速度,速度合成的矢量图如图中的平行四边形所示.由图得VAsinθ=vA (1)VAcosθ=vB (2)因而,vB=vAcotθ (3)选AB组成的系统为研究对象,由能量守恒:mAgRcosθ=12mAv2A+12mBv2B(4)由(3)、(4)两式及mB=2mA得vA=sinθ2gRcosθ1+(cosθ)2 (5) vB=cosθ2gRcosθ1+(cosθ)2 (6)答:两物体速度为:vA=sinθ2gRcosθ1+(cosθ)2 vB=cosθ2gRcosθ1+(cosθ)2
(1)小球A能到达碗底,则到达碗底的速度v≥0,根据机械能守恒定律得: MgR-mg
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