Question

【題目】如圖所示，質量m1=2kg的小球用一條不可伸長的輕繩連接，繩的另一端固定在懸點O上，繩子長度l=0.5m。將小球拉至繩子偏離豎直方向的角度θ=53°處由靜止釋放，小球運動至最低點時，與一質量m2=1kg的物塊發生正碰，碰撞時間很短。之后物塊在水平面上滑行一段s=0.4m的距離后停下。已知物塊與水平面間的動摩擦因數μ=0.5，取重力加速度g = 10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：

（1）碰后瞬間物塊的速度大�。�

（2）小球與物塊碰撞結束后繩子拉力的最大值。

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】（1）物塊滑行的過程，由動能定理得：

可得碰后物塊的速度大小為：

（2）小球釋放后運動至最低點的過程，由機械能守恒定律得： ，可得碰撞前小球的速度大小為：

小球與物塊發生正碰，取向右為正方向，由動量守恒定律得： ，

解得碰后小球的速度大小為：

所以碰撞后小球經過最低點時繩子拉力，由牛頓第二定律得：

解得小球與物塊碰撞結束后繩子拉力的最大值為： 。