Question

如图所示，B是质量为2m、半径为R的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上。A是质量为m的细长直杆，光滑套管D被固定在竖直方向，A可以自由上下运动，物块C的质量为m，紧靠半球形碗放置。初始时，A杆被握住，使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触（如图）。然后从静止开始释放A，A、B、C便开始运动，求：

（1）长直杆的下端第一次运动到碗内的最低点时，B、C水平方向的速度各为多大？

（2）运动过程中，长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗内底部的高度。

（3）从静止释放A到长直杆的下端，又上升到距碗底有最大高度的过程中，C物体对B物体做的功。

Answer 1

（1）v_B＝v_C＝；（2）h＝R（3）W＝－mgR

解析:

（1）此时v_B＝v_C，由机械能守恒得：mgR＝´3mv_B²，即v_B＝v_C＝，

（2）此时直杆竖直方向速度为零，由机械能守恒得：mgh＝´2mv_B²，h＝R，

（3）W＝－mv_C²＝－mgR，