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如图所示,一个厚度不计的圆环A,紧套在长度为L的圆柱体B的上端,A、B两者的质量均为m.A与B之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,其大小为kmg(k>1).B由离地H高处由静止开始落下,触地后能竖直向上弹起,触地时间极短,且无动能损失.
(l)B与地第一次碰撞后,B上升的最大高度是多少?
(2)B与地第一次碰撞后,当A与B刚相对静止时,B下端离地面的高度是多少?
(3)要使A、B不分离,L至少应为多少?

【答案】分析:(1)两个物体先一起自由下落,然后B与地面碰撞后反弹,B减速上升,根据牛顿第二定律求出加速度,然后根据运动学公式求出上升的高度;
(2)物体A减速下降,物体B减速上升,当两者速度相等时,根据运动学公式求出时间,并计算出位移,得到B离地的高度;
(3)最终A、B静止与地面上,由于减小的机械能完全转化为内能,对系统运用功能关系列式求解即可.
解答:解:(1)物体A、B一起下落H过程,机械能守恒

解得

对B来说碰撞后以速度v向上作匀减速运动,其加速度aB
由牛顿第二定律,得
mg+kmg=maB
得                
aB=(k+1)g
根据速度位移公式,上升的最大高度为 H1==
即B与地第一次碰撞后,B上升的最大高度是.
(2)对A来说碰撞后的加速度aA
由kmg-mg=maA
得                
aA=(k-1)g方向竖直向上.
当A、B速度相等时,两者相对静止.
设经时间t后,两者速度相等,有
v-aAt=-(v-aBt)
解得

B下端离地面的高度为
=
即B与地第一次碰撞后,当A与B刚相对静止时,B下端离地面的高度为.
(3)由于B与地面碰撞过程无动能损失,如果L足够长,最后A与B都静止.由能的转化与守恒,可得的最小值Lmin.
即
kmg×Lmin=mgH+mg(H+Lmin)
解得
Lmin=
故要使A、B不分离,L至少应为.
点评:本题关键是对各个过程多次运用运动学公式列式求解,同时可对整个过程运用功能关系列式求解.
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如图所示,一个厚度不计的圆环A,紧套在长度为L的圆柱体B的上端,A、B两者的质量均为m,A与B之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,其大小为kmg(k>1).B在离地H高处由静止开始落下,触地后能竖直向上弹起,触地时间极短,且无动能损失,B与地碰撞若干次后A与B分离.求:
(1)B与地第一次碰撞后,经多长时间A与B达到相同的速度;
(2)当A与B第一次达到相同速度时,B下端离地面的高度是多少.

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(l)B与地第一次碰撞后,B上升的最大高度是多少?
(2)B与地第一次碰撞后,当A与B刚相对静止时,B下端离地面的高度是多少?
(3)要使A、B不分离,L至少应为多少?

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(12分)如图所示,一个厚度不计的圆环A,紧套在长度为L的圆柱体B的上端,A、B两者的质量均为m,A与 B之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,其大小为kmg(k>1)。B在离地H高处由静止开始落下,触地后能竖直向上弹起,触地时间极短,且无动能损失,B与地碰撞若干次后A与B分离。求:

   

(1)B与地第一次碰撞后,经多长时间A与B达到相同的速度;

(2)当A与B第一次达到相同速度时,B下端离地面的高度。

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(1)B与地第一次碰撞后,经多长时间A与B达到相同的速度;
(2)当A与B第一次达到相同速度时,B下端离地面的高度是多少.

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(1)B与地第一次碰撞后,经多长时间A与B达到相同的速度;

(2)当A与B第一次达到相同速度时,B下端离地面的高度是多少.

 

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