1.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的趣味實(shí)驗(yàn)來研究碰撞問題,用材料和長度相同的不可伸長的輕繩依次將N個大小相同、質(zhì)量不等的小球懸掛于水平天花板下方,且相鄰的小球靜止時(shí)彼此接觸但無相互作用力,小球編號從左到右依次為1、2、3、…、N,每個小球的質(zhì)量為其相鄰左邊小球質(zhì)量的k倍(k<1)。在第N個小球右側(cè)有一光滑軌道,其中AB段是水平的,BCD段是豎直面內(nèi)的半圓形,兩段光滑軌道在B點(diǎn)平滑連接,半圓軌道的直徑BD沿豎直方向。在水平軌道的A端放置一個與第N個懸掛小球完全相同的P小球,所有小球的球心等高?,F(xiàn)將1號小球由最低點(diǎn)向左拉起高度h,保持繩繃緊狀態(tài)由靜止釋放1號小球,使其與2號小球碰撞,2號小球再與3號小球碰,以此類推。所有碰撞均為在同一直線上的正碰且無機(jī)械能損失。已知重力加速度為g,空氣阻力、小球每次碰撞時(shí)間均可忽略不計(jì)。
(1)求1號小球與2號小球碰撞之前,1號小球的速度v
1的大?。?br />(2)若N=100,求第100個小球與P小球發(fā)生第一次碰撞后,小球P的速度v
p的大?。?br />(3)若N=4,當(dāng)半圓形軌道半徑R=
h時(shí),P小球第一次被碰撞后恰好能通過軌道的最高點(diǎn)D,求k值的大小。