(2007•闵行区模拟)如图所示,两物体的质量分别为M和m(M>m),用细绳连接后跨接在半径为R的固定光滑半圆柱体上(离
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解题思路:(1)球m从水平直径的一端到达最高点的过程中,只有重力对系统做功,机械能守恒,根据系统的机械能守恒求解球m的速度大小.此过程中,m球上升的高度等于R,而B球下降的高度为

π

2

R

,运动过程中,两个小球的速度大小相等.

(2)重力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解即可.

(1)取m、M的起始位置为零势能面.设当m运动到圆柱顶时的速度为v,

此时M向下移动[πR/2]

该系统的机械能 E2=mgR+(−Mg

πR

2)+

1

2(M+m)v2

机械能守恒E1=E2,即 0=mgR+(−Mg

πR

2)+

1

2(M+m)v2

得 v2=

gR(πM−2m)

M+m;

故v=

gR(πM−2m)

M+m;

(2)m对圆柱体顶端的压力为零,mg=m

v2

R

将速度代入,有:mg=m

gR(πM−2m)

R(M+m)

解得:[m/M=

π−1

3];

答:(1)m在最高点时的速度大小为

gR(πM−2m)

M+m;

(2)当m与M的比值为[π−1/3]时,m对圆柱体顶端的压力为零.

点评:

本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力.

考点点评: 本题绳系物体系统问题,根据系统机械能守恒求解速度,要注意M下落的高度是绳子运动的长度,和m上升的高度不等,难度适中.