如圖,有一光滑凹坑,坑面是球半徑為R的球冠,坑的邊緣是一個半徑為r的圓周,且r?R??拥撞块_口處裝有水平輕質(zhì)彈簧,彈簧一端固定在O點,自由端恰好位于坑底部中心?,F(xiàn)將一個質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點)從邊緣P點自由釋放,P點、O點與球冠最低點在同一豎直平面內(nèi),彈簧的勁度系數(shù)k=mgR,始終在彈性限度內(nèi)。已知彈簧振子的周期公式T=2πmk,其中m為振子質(zhì)量,k為彈簧的勁度系數(shù);當θ很小時,有tanθ≈sinθ≈θ。
(1)求該物塊從釋放到第一次回到出發(fā)點所經(jīng)歷的時間;
(2)若(1)中的物塊在第二次通過最低點時,從P點再次自由釋放一個完全相同的物塊,二者相撞后結(jié)合為一個組合體C,求從釋放第二個物塊到組合體C第一次升至其軌跡最高點所經(jīng)歷的時間;
(3)待組合體C達到其軌跡的最高點時,用相同的物塊沿水平切向以一定的初速度與之發(fā)生彈性碰撞,若碰撞后的組合體C恰好做勻速圓周運動,求該物塊的初速度大??;
(4)在(2)問中,從坑的邊緣上Q點自由釋放相同的物塊,使其恰好在組合體C被彈簧推至最低點時相撞,并結(jié)合在一起。從物塊被釋放開始計時,每隔πRg時間釋放一個物塊,物塊若未與組合體碰撞,則在其運動到圓坑另一邊時將其回收,若發(fā)生碰撞則與組合體結(jié)合。包括第一個物塊在內(nèi),連續(xù)釋放6個物塊,求與組合體相撞的物塊個數(shù)。
mg
R
m
k
R
g
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:85引用:1難度:0.5
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(1)小球A靜止時,彈簧的形變量x;
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