如图所示,一固定的楔形木块,其斜面的倾角θ=30°,另一边与地面垂直,顶上有一定滑轮.一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块A和B连接,A的质量为4m,B的质量为m,开始时将B按在地
问题描述:
如图所示,一固定的楔形木块,其斜面的倾角θ=30°,另一边与地面垂直,顶上有一定滑轮.一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块A和B连接,A的质量为4m,B的质量为m,开始时将B按在地面上不动,然后放开手,让A沿斜面下滑而B上升.物块A与斜面间无摩擦.设当A沿斜面下滑s 距离后,细线突然断了.求物块B上升离地的最大高度H.
答
由题知,在A下滑s的过程中,A、B组成的系统机械能守恒,则据机械能守恒定律有:
4mgssinθ−mgs=
(4m+m)v2−01 2
代入θ=30°得v=
2gs 5
当细线断了之后,对B而言,B将做竖直上抛运动,初速度v=
,所以在B上升的过程中满足机械能守恒,在最高点时B的动能为零,则B增加的势能等于B减少的动能则:
2gs 5
mghmax=
mv21 2
代入v=
,可得B继续上升hmax=
2gs 5
.s 5
由题意知物体B距地面的最大高度H=s+hmax=1.2s.
答:物块B上升离地的最大高度H=1.2s.