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如图所示,长为2米的不可伸长的轻绳一端系于固定点O,另一端系一质量m=100g的...

如图所示,长为2米的不可伸长的轻绳一端系于固定点O,另一端系一质量m=100g的小球,将小球从O点正下方h=0.4m 处水平向右抛出,经一段时间绳被拉直,拉直绳时绳与竖直方向的夹角α=53˚,以后,小球以O为悬点在竖直平面内摆动,试求在绳被拉直的过程中,沿绳方向的合力给小球的冲量.(cos53˚=0.6,sin53˚=0.8)

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(1)先将平抛运动沿水平和竖直方向正交分解,根据位移公式列式求解; (2)细线刚刚绷紧时,将速度沿着细线方向和处置细线方向正交分解,沿细线方向速度迅速减小为零,垂直细线方向速度不变,之后物体绕O点做变速圆周运动,机械能守恒,先求出最低点速度,再根据向心力公式和牛顿第二定律求解拉力. 【解析】 由于物体抛出后做平抛运动,设抛出到拉直绳时间为t,初速为v, 由平抛规律知: 水平方向:Lsinα=vt 竖直方向: 解得:v=4m/s vy=4m/s 由动量定理: I合=△P=mvsinα+mvycosα=0.56N•s 答:在绳被拉直的过程中,沿绳方向的合力给小球的冲量为0.56N•s
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考点分析:
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某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律.让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置,若不考虑空气阻力,小球的机械能应该守恒,即manfen5.com 满分网mv2=mgh.直接测量摆球到达B点的速度v比较困难.现让小球在B点处脱离悬线做平抛运动,利用平抛的特性来间接地测出v.
如图(a)中,悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出作平抛运动.在地面上放上白纸,上面覆盖着复写纸,当小球落在复写纸上时,会在下面白纸上留下痕迹.
用重锤线确定出A、B点的投影点N、M.重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放),球的落点痕迹如图(b)所示,图中米尺水平放置,零刻度线与M点对齐.用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2,算出A、B两点的竖直距离,再量出M、C之间的距离x,即可验证机械能守恒定律.已知重力加速度为g,小球的质量为m.
(1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为______cm.
(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v=______

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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