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如图所示 竖直环A半径为r 固定在木板B上 木板B放在水平地面上 B的左右两侧各有一

时间:2019-05-14 23:09:15

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如图所示 竖直环A半径为r 固定在木板B上 木板B放在水平地面上 B的左右两侧各有一

问题补充:

如图所示,竖直环A半径为r,固定在木板B上,木板B放在水平地面上,B的左右两侧各有一挡板固定在地上,B不能左右运动,在环的最低点静置一小球C,A、B、C的质量均为m.给小球一水平向右的瞬时冲量I,小球会在环内侧做圆周运动,为保证小球能通过环的最高点,且不会使环在竖直方向上跳起,则瞬时冲量的最小值为________,最大值为________.

答案:

mm

解析分析:当小球恰好到达最高点时,由重力提供向心力,求出小球在最高点时速度,根据机械能守恒定律求出小球经过最低点时速度,由动量定理求出瞬时冲量的最小值.当小球经过最高点恰好使环在竖直方向上跳起时,对环的压力等于环和木板B的重力和时,根据牛顿第二定律求出小球在最高点时速度,根据机械能守恒定律求出小球经过最低点时速度,由动量定理求出瞬时冲量的最大值.

解答:当小球恰好到达最高点时,设小球经过最高点时速度为v1,最低点速度为v2,则

??? mg=m???????????????? ①

?? 根据机械能守恒定律得

?? mg?2r+=???? ②

由①②联立得

?? v2=

由动量定理求出瞬时冲量的最小冲量I1=mv2=m.

当小球经过最高点恰好使环在竖直方向上跳起时,小球对环的压力等于环的重力和木板B的重力和.以小球为研究对象,根据牛顿第二定律得

??? mg+2mg=m???????????????????③

根据机械能守恒定律得

???mg?2r+=??????????④

解得v2′=??

由动量定理求出瞬时冲量的最大冲量I2=mv2′=m

答:为保证小球能通过环的最高点,且不会使环在竖直方向上跳起,则瞬时冲量的最小值为m,最大值为m.

点评:本题考查机械能守恒定律、牛顿第二定律和动量定理综合应用的能力,本题要紧扣临界条件.

如图所示 竖直环A半径为r 固定在木板B上 木板B放在水平地面上 B的左右两侧各有一挡板固定在地上 B不能左右运动 在环的最低点静置一小球C A B C的质量均为m.

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