将质量为M1,半径为R且内壁光滑的半圆槽置于光滑水平面上,左侧靠墙角

2025-05-19 14:14:52
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回答1:

这个选择题不用考虑太复杂。你简单点想:
1、小球下落到圆槽中点这段过程中,因为力向右,而右边有墙,所以机械能是浪费掉的。
2、小球从圆槽中点向右运动时,重力势能减去刚才浪费掉的机械能就是小球剩余的动能,我假设为W1,那么W1将全部转化为M1、M2的动能,以及小球的动能与重力势能。
3、小球脱离圆槽后肯定会落回来,因为脱离时水平方向有相对相同的速度
4、落回来之后,不会在回到原始位置,原因就在于想回到原始位置就必须把刚才的全部能量再转化回来。但是问题是,M2会一直一直向右运动,它所带走的由小球的重力势能已经无法再转化为小球的动能+重力势能、为M1M2的向左的动能。因此,圆槽会在右边一定距离的地方做往复运动。

选择题可以只考虑运动过程,如果非得用式子证明,就没有必要了。况且这道题的考点不在于D,而在于前三个选项。他就是要考察你是否可以排除前三个选项。因此认真的态度是好的,但是这种题说实在的搞懂了意义不大。

回答2:

设小球初次落到槽底点时速度为v0,易知v0=√(2g(h+r)),且此时M1,M2均静止。
设小球第一次弹出并返回到槽底时,m速度大小v2,方向向左,M1与M2共速向右,速度大小v1,则有:
水平动量守恒:m×v0=(M1+M2)×v1-m×v2
机械能守恒:1/2m×v0²=1/2m×v2²+1/2(M1+M2)v1²
设小球运动到左顶点时,此时M1向右的速度达到最小(或向左的速度达到最大),m与M1水平共速为u2,m竖直向上速度u,易知此时M2速度仍为v1,则有:
水平动量守恒:M2×v1+(m+M1)u2=m×v0
机械能守恒:1/2(m+M1)u2²+mgr+1/2mu²+1/2M2×v1²=1/2mv0²
解得:u2=m(m+M1-M2)√(2g(h+r))/((m+M1)(m+M1+M2))
当M1=M2=M时,u2=m²√(2g(h+r))/((m+M)(m+2M))>0,即M1的速度>0向右,不会再碰撞左墙。
(当M2>M1+m达到一定程度时,u2<0,M1还是有可能撞墙的。)

另:小球离开C点,再次下落的时候又是回落到C点进入圆槽。因为小球相对于槽是垂直向上的,与槽共水平速度。

回答3:

A到M动量不守恒 M到C水平方向动量守恒。。小球离开C后有水平速度,所以不会竖直上抛。。。球和槽都有向右的速度,最后的速度一点向右 不会与墙相撞。。。。