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某同学设计了如图所示的趣味实验来研究碰撞问题,用材料和长度相同的不可伸长的轻绳依次将N个大小相同、质量不等的小球悬挂于水平天花板下方,且相邻的小球静止时彼此接触但无相互作用力,小球编号从左到右依次为1...
题目内容:
某同学设计了如图所示的趣味实验来研究碰撞问题,用材料和长度相同的不可伸长的轻绳依次将N个大小相同、质量不等的小球悬挂于水平天花板下方,且相邻的小球静止时彼此接触但无相互作用力,小球编号从左到右依次为1、2、3、…、N,每个小球的质量为其相邻左边小球质量的k倍(k<1).在第N个小球右侧有一光滑轨道,其中AB段是水平的,BCD段是竖直面内的半圆形,两段光滑轨道在B点平滑连接,半圆轨道的直径BD沿竖直方向。在水平轨道的A端放置一与第N个悬挂小球完全相同的P小球,所有小球的球心等高。现将1号小球由最低点向左拉起高度h,保持绳绷紧状态由静止释放1号小球,使其与2号小球碰撞,2号小球再与3号小球碰撞….所有碰撞均为在同一直线上的正碰且无机械能损失。已知重力加速度为g,空气阻力、小球每次碰撞时间均可忽略不计。求:
(1)求1号小球与2号小球碰撞之前的速度v1的大小;
(2)若共有N个小球,求P小球第一次碰撞后的速度vP的大小;
(3)若N=6,当半圆形轨道半径R=128h/7,k=时,求P小球第一次被碰撞后能运动的最大高度。
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