如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成,水平直轨AB,半径分别为

2025-05-21 22:41:41
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回答1:

(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
mv
可得:
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
mv
+mg△h=
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=
500
3
N
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
500
3
N
(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=μmgLcosθ,得
W=16J
Ek0=
1
2
mv

n=
Ek0
W
=6.25
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
mv
+mgR2(1+cosθ)=μmgscosθ
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
500
3
N
(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.