(1)甲乙两球在发生碰撞过程由动量守恒和能量守恒可得:
mv0=mv1+mv2
1 2
=
mv
1 2
+
mv
1 2
可得:
mv
v1=0,v2=v0或v1=v0,v2=0(舍去)
即交换速度.甲球从B点滑到F点的过程中,根据机械能守恒得:
1 2
+mg△h=
mv
1 2
mv
在F点对滑环分析受力,得
FN-mg=m
v
R2
由上面二式得:FN=
N500 3
根据牛顿第三定律得滑环第一次通过⊙O2的最低点F处时对轨道的压力为
N500 3
(2)由几何关系可得倾斜直轨CD的倾角为37°,甲球或乙球每通过一次克服摩擦力做功为:
W克=μmgLcosθ,得
W克=16J
Ek0=
1 2
mv
n=
=6.25Ek0 W克
分析可得两球碰撞7次
(3)由题意可知得:滑环最终只能在O2的D点下方来回晃动,即到达D点速度为零,
由能量守恒得:
1 2
+mgR2(1+cosθ)=μmgscosθ
mv
解得:滑环克服摩擦力做功所通过的路程s=78m
分析可得乙3次通过CD段,路程为18m,所以甲的路程为60m
答:(1)甲球第一次通过O2的最低点F处时对轨道的压力为
N500 3
(2)在整个运动过程中,两球相撞7次
(3)乙通过CD段路程为18m,甲的路程为60m.