如图所示,倾角为30°的光滑斜面固定在水平地面上,劲度系数为k的轻弹簧一端固定在斜面底端,另一端与小球A栓接。一开始球A用细线跨过光滑的定滑轮连接球B,球A静止在O点,AB两球质量均为m。现用外力缓慢压球A至弹簧原长后释放,在球A运动至最高点时细线断裂,弹簧振子振动周期T=2πmk,重力加速度为g,求:
(1)细线断裂时的张力T。
(2)从细线断后开始计时,求小球A第一次返回O点所用的时间及到达O点时的速度大小。
(3)若在线断时,小球B距离地面的高度为h,恰好此时在小球B正上方4h处静止释放一个小球C,质量为1nm,已知两球在空中发生碰撞,小球C被反弹,从碰撞点算小球C上升的最大高度为h,所有碰撞均为弹性碰撞,求n的值。
(4)若在线断瞬间,于小球B顶部紧挨球B静止释放一个小球D,质量为13m,(不计释放时球B球D之间的相互作用),让B、D两球一起从地面高h处下落,并撞击地面。发现小球D反弹高度超过h,试求此情况下,小球D反弹的高度。
m
k
1
n
1
3
【答案】(1)细线断裂时的张力;
(2)从细线断后开始计时,求小球A第一次返回O点所用的时间为,到达O点时的速度大小为;
(3)n的值为3。
(4)小球D反弹的高度为4h。
T
=
5
4
mg
(2)从细线断后开始计时,求小球A第一次返回O点所用的时间为
m
k
arccos
2
3
g
2
5
m
k
(3)n的值为3。
(4)小球D反弹的高度为4h。
【解答】
【点评】
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