某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的趣味實驗來研究碰撞問題，用材料和長度相同的不可伸長的輕繩依次將N個大小相同、質(zhì)量不等的小球懸掛于水平天花板下方，且相鄰的小球靜止時彼此接觸但無相互作用力，小球編號從左到右依次為1、2、3、…、N，每個小球的質(zhì)量為其相鄰左邊小球質(zhì)量的k倍（k＜1）。在第N個小球右側(cè)有一光滑軌道，其中AB段是水平的，BCD段是豎直面內(nèi)的半圓形，兩段光滑軌道在B點平滑連接，半圓軌道的直徑BD沿豎直方向。在水平軌道的A端放置一個與第N個懸掛小球完全相同的P小球，所有小球的球心等高?，F(xiàn)將1號小球由最低點向左拉起高度h,保持繩繃緊狀態(tài)由靜止釋放1號小球，使其與2號小球碰撞，2號小球再與3號小球碰，以此類推。所有碰撞均為在同一直線上的正碰且無機(jī)械能損失。已知重力加速度為g,空氣阻力、小球每次碰撞時間均可忽略不計。
（1）求1號小球與2號小球碰撞之前，1號小球的速度v1的大小；
（2）若N=100，求第100個小球與P小球發(fā)生第一次碰撞后，小球P的速度vp的大?。?br />（3）若N=4，當(dāng)半圓形軌道半徑R=325h時，P小球第一次被碰撞后恰好能通過軌道的最高點D，求k值的大小。
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【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/9/9 1:0:8組卷：29引用：2難度：0.5
相似題
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1．如圖所示，在電場強(qiáng)度大小E=2×103V/m、豎直向上的勻強(qiáng)電場中，有一光滑半圓形絕緣軌道QPN與一水平絕緣軌道MN在N點相切，半圓形軌道平面與電場線平行，其半徑R=40cm,N為半圓形軌道最低點，P為QN圓弧的中點。一電荷量q=1×10-4C、質(zhì)量m=10g帶負(fù)電的滑塊（視為質(zhì)點）與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，位于N點右側(cè)d=3m的M處，取重力加速度大小g=10m/s2，不計空氣阻力。
（1）若滑塊剛好能到N處，求其初速度大小v0；
（2）若滑塊恰能運(yùn)動到半圓軌道的最高點Q，求其在水平軌道上的落點到N點的距離x；
（3）求滿足（2）條件的滑塊通過P點時對軌道的壓力大小F。發(fā)布：2024/10/22 2:0:1組卷：43引用：7難度：0.5 -
2．如圖所示，軌道ABCDE是研究小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動的條件的簡易裝置，A到水平桌面的高度為H，最低點B處的入、出口靠近但相互錯開，C是半徑R=10cm的圓形軌道的最高點，DE部分水平，且恰好與圓形軌道的圓心O1等高，水平桌面上的點O2位于E點的正下方。經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，將一質(zhì)量m=10g的小球從軌道AB上的某一位置A由靜止釋放，小球恰能通過C點沿軌道運(yùn)動，不計小球與軌道的摩擦阻力以及空氣阻力。（g=10m/s2）
（1）求出A到水平桌面的高度H；
（2）求出小球在B點對圓軌道壓力的大??；
（3）若A距水平桌面高H1=0.3m,小球仍由靜止釋放，到達(dá)E點離開軌道后落在水平桌面上，求落點與O2之間的水平距離x。發(fā)布：2024/10/23 4:0:1組卷：97引用：3難度：0.7 -
3．如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為R的半圓形光滑絕緣軌道，其底端B與光滑絕緣水平軌道相切，整個系統(tǒng)處在豎直向上的勻強(qiáng)電場中，一質(zhì)量為m,帶正電的小球以v0的初速度沿水平面向右運(yùn)動，通過圓形軌道恰能到達(dá)圓形軌道的最高點C，從C點飛出后落在水平面上的D點，試求：
（1）小球到達(dá)C點時的速度vc；
（2）BD間的距離s；
（3）小球通過B點時對軌道壓力N。發(fā)布：2024/10/19 15:0:1組卷：43引用：1難度：0.5
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