Question

（2012年2月西安五校聯(lián)考）光滑水平面上有一質(zhì)量為M滑塊，滑塊的左側(cè)是一光滑的圓弧，圓弧半徑為R=lm。一質(zhì)量為m的小球以速度v₀。向右運(yùn)動(dòng)沖上滑塊。已知M=4m，g取l0m/s²，若小球剛好沒(méi)躍出圓弧的上端，求：
（i）小球的初速度v₀是多少?
（ii）滑塊獲得的最大速度是多少?

Answer 1

（i）v₀=5m/s（ii）

（i）當(dāng)小球上升到滑塊上端時(shí)，小球與滑塊水平方向速度相同，設(shè)為v₁，根據(jù)水平方向動(dòng)量守恒有：  ………………① （2分）
因系統(tǒng)機(jī)械能守恒，所以根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：
 ……………………② （2分）
解得v₀=5m/s  ……………………③ （1分）
（ii）小球到達(dá)最高點(diǎn)以后又滑回，滑塊又做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球離開(kāi)滑塊后滑塊速度最大。研究小球開(kāi)始沖上滑塊一直到離開(kāi)滑塊的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)量守怦和動(dòng)能守恒有：
   ……………………④ （2分）
  ………………⑤ （2分）
解得  ………………⑥  （1分）