如图5-9所示.半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内.小球A.B质量分别为m.βm(β为待定系数).A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑.与静止于轨道最低点的B球相撞.碰撞后A.B球能达到的最大高度均为,碰撞中无机械能损失.重力加速度为g.试求: (1)待定系数β; (2)第一次碰撞刚结束时小球A.B各自的速度和B球对轨道的压力; (3)小球A.B在轨道最� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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如图5-9所示，半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内。小球A、B质量分别为m、βm（β为待定系数）。A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑，与静止于轨道最低点的B球相撞，碰撞后A、B球能达到的最大高度均为,碰撞中无机械能损失。重力加速度为g。试求：

（1）待定系数β;

（2）第一次碰撞刚结束时小球A、B各自的速度和B球对轨道的压力;

（3）小球A、B在轨道最低处第二次碰撞刚结束时各自的速度，并讨论小球A、B在轨道最低处第n次碰撞刚结束时各自的速度。

【答案】

【解析】

（1）由机械能守恒定律可得：mgR＝+得　　　　β＝3

　（2）设A、B碰撞后的速度分别为v₁、v₂，则　　　=　　　=

设向右为正、向左为负，解得　　v₁＝，方向向左　v₂＝，方向向右

设轨道对B球的支持力为N，B球对轨道的压力为N ^/，方向竖直向上为正、向下为负。则　

N－βmg＝βm　　　　　　N ^/＝－N＝－4.5mg，方向竖直向下

（3）设A、B球第二次碰撞刚结束时的速度分别为V₁、V₂，则

解得：V₁＝－，V₂＝0（另一组：V₁＝－v₁，V₂＝－v₂，不合题意，舍去）

由此可得：当n为奇数时，小球A、B在第n次碰撞刚结束时的速度分别与第一次碰撞刚结束时相同；当n为偶数时，小球A、B在第n次碰撞刚结束时的速度分别与第二次碰撞刚结束时相同

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科目：高中物理 来源： 题型：

在一个圆柱形的、竖直的井里存有一定量的水，井的侧面和底面都是密闭的，在井中固定地插着一根两端开口的薄壁圆管，管和井共轴，管下端未触及井底。在圆柱内有一不漏气的活塞，它可沿圆管上下滑动。开始时，管内外水面相齐，且活塞恰好接触水面，如图5—90所示，现有卷扬机通过绳子对活塞施加一个向上的力F，使活塞缓慢向上移动。已知管筒半径r=0.100m，井的半径R=2r，水的密度ρ=1.00×10³kg/m³，大气压p₀=1.00×10⁵Pa，求活塞上升H=9.00m的过程中拉力F所做的功。（井和管在水面以上及水面以下的部分都足够长，不计活塞质量，不计摩擦，重力加速度g取10m/s²）