如图所示,倾角为θ的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球A、B,两小球用一根长L的轻杆相连,下面的B球离斜面底端的高度为h,两球从静止开始下滑并从斜面进入光滑平面(不计与地面碰
问题描述:
如图所示,倾角为θ的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球A、B,两小球用一根长L的轻杆相连,下面的B球离斜面底端的高度为h,两球从静止开始下滑并从斜面进入光滑平面(不计与地面碰撞时的机械能损失).求:
(1)两球在光滑平面上运动时的速度;
(2)在这过程中杆对A球所做的功;
(3)杆对A做功所处的时间段.
答
(1)以A、B组成的系统为研究对象,系统机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mgh+mg(h+Lsinθ)=
×2mv2,1 2
解得两球的速度:v=
.
2gh+gLsinθ
(2)以A球为研究对象,由动能定理得:
mg(h+Lsinθ)+W=
mv2,1 2
解得:W=-
mgLsinθ.1 2
(3)从B球与地面刚接触开始至A球也到达地面的这段时间内,杆对A球做了W的负功.
答:(1)两球在光滑平面上运动时的速度为
.
2gh+gLsinθ
(2)在此过程中,杆对A所做功为-
mgLsinθ.1 2
(3)从B球与地面刚接触开始至A球也到达地面的这段时间内杆对A做功.