(1)若圆环恰好能下降h=3m,由机械能守恒定律得:
mgh=MghA,
由几何关系可得:
h2+l2=(l+hA)2,
解得:
M=3m.
(2)若圆环下降h=3m时的速度v=5m/s,由机械能守恒定律得:
mgh=MghA+
mv2+1 2
MvA2,1 2
如图所示,A、B的速度关系为
vA=vcosθ=v?
,h
h2+l2
解得:
=M m
;35 29
(3)B的质量比A的大得越多,圆环下降h=3m时的速度越大,当m>>M时可认为B下落过程机械能守恒,有:
mgh=
mvm2,1 2
解得圆环的最大速度:
vm=
m/s=7.8m/s;
60
即圆环下降h=3m时的速度不可能超过7.8m/s.
答:
(1)为使圆环能下降h=3m,两个物体的质量应满足M=3m.
(2)若圆环下降h=3m时的速度v=5m/s,则两个物体的质量关系为
=M m
.35 29
(3)不管两个物体的质量为多大,圆环下降h=3m时的速度不可能超过7.8m/s.
以M为分析对象,因为细绳始终处于垂直方向,所以M只收两个力作用,重力Mg竖直向下,细绳拉力T竖直向上,M不存在平行于滑杆方向的分力,也就是M不存在加速度。
所以可以判定M与m一起做匀速直线运动。
以M为分析对象,因为细绳始终处于垂直方向,所以M只收两个力作用,重力Mg竖直向下,细绳拉力T竖直向上,M不存在平行于滑杆方向的分力,也就是M不存在加速度。
所以可以判定M与m一起做匀速直线运动。
环受力:
(1)重力mg;
(2)细绳拉力T=Mg;
(3)滑杆支持力N,垂直滑杆斜向上;
(4)摩擦力f,平行滑杆向后。
所以A错B对。
做匀速运动,所以C错。
轻绳拉力等于物体重力,所以D错。