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、如图所示为过山车模型,它由光滑水平轨道和竖直面内的光滑圆形轨道组成,Q点为圆形...

、如图所示为过山车模型,它由光滑水平轨道和竖直面内的光滑圆形轨道组成,Q点为圆形轨道最低点,M点为最高点,圆形轨道半径R=0.32m。水平轨道PN右侧的光滑水平地面上,并排放置两长木板cd,两木板间相互接触但不粘连,长木板上表面与水平轨道PN平齐,木板c质量m3=2.2kg,长L=4m,木板d质量m4=4.4kg。质量m2=3.3kg的小滑块b放置在轨道QN上,另一质量m1=1.3kg的小滑块aP点以水平速度v0向右运动,沿圆形轨道运动一周后进入水平轨道与小滑块b发生弹性碰撞。碰后a沿原路返回到M点时,对轨道压力恰好为0。已知小滑块b与两长木板间的动摩擦因数均为μ=0.16g=10m/s2

(1)求小滑块a与小滑块b碰撞后,ab的速度大小v1v2

(2)碰后滑块b最终恰好没有离开木板d,求滑块b在木板c上滑行的时间及木板d的长度

 

(1)4m/s 5.2m/s (2)1.4m 【解析】 a恰好通过M对轨道没有压力,重力提供a做圆周运动的向心力,由牛顿第二定律可以求出a的速度,a与b碰撞过程中系统动量守恒、机械能守恒,a碰后返回到圆轨道最高点过程中,机械能守恒,由动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出碰后a、b的速度;b做匀减速运动,c、d做匀加速运动,由牛顿第二定律与运动学公式可以求出b的滑行时间与木板长度。 (1)小滑块a在M点,由牛顿第二定律得: 小滑块a从碰后到到达M的过程中,由机械能守恒定律得: 解得:v1=4m/s, 两滑块碰撞过程中动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:m1v0=-m1v1+m2v2, 碰撞过程中机械能守恒,由机械能守恒定律得: 解得:v0=9.2m/s,v2=5.2m/s (2)小滑块b滑上长木板c时的加速度大小:a1=μ0g=1.6m/s2, 此时两块长木板的加速度大小为: 小滑块b在c上滑行过程中,b的位移: 两块长木板的位移:,x1-x2=L 解得:t=1s,不合题意,舍去; b刚离开长木板c时,b的速度v2′=v2-a1t=3.6m/s, b刚离开长木板c时,d的速度v3=a2t=0.8m/s, 设d的长度至少为x,由动量守恒定律可得:m2v2′+m4v3=(m2+m4)v 解得:v=2m/s 由能量守恒定律得: 解得:x=1.4m
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考点分析:
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打水漂是男女老少都适合体验的水上项目,将扁平的小石片在手上呈水平放置后,用力飞出,石片遇到水面后并不会直接沉入水中,而是在水面上擦水面滑行一小段距离后再弹起再飞,跳跃数次后沉入水中,即称为打水漂。现在有一人从岸边离水面高度为1.8m处,以8m/s的水平初速度用力飞出一质量为20g的小石片,小石片在水面上弹跳数次后沉入水底,在水面上滑行时受到的水平阻力为0.4N。假设每次小石片接触水面相同的时间0.1s后跳起,小石片在水面上滑动后在竖直方向上跳起时的速度与此时沿水面滑动的速度之比为常数kk=0.75;小石片在水面上速度减为零后,以0.5m/s2加速度沿竖直方向沉入深为1m的水底。不计空气阻力。(取g=10m/s2)求:

(1)小石片第一次接触水面时的速度大小;

(2)小石片从开始到沉入水底的整个过程中,水对小石片做的功;

(3)小石片从抛出到沉入水底的总时间。

 

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某工厂车间通过图示装置把货物运送到二楼仓库,AB为水平传送带,CD为倾角θ=37°、长s=3m的倾斜轨道,ABCD通过长度忽略不计的圆弧轨道平滑连接,DE为半径r=0.4m的光滑圆弧轨道,CDDED点相切,OE为竖直半径,FG为二楼仓库地面(足够长且与E点在同一高度),所有轨道在同一竖直平面内.当传送带以恒定速率v=10m/s运行时,把一质量m=50kg的货物(可视为质点)由静止放入传送带的A端,货物恰好能滑入二楼仓库,已知货物与传送带、倾斜轨道及二楼仓库地面间的动摩擦因数均为μ=0.2,取g=10m/s2sin37°=0.6cos37°=0.8.求:

(1)货物在二楼仓库地面滑行的距离;

(2)传送带把货物从A端运送到B端过程中因摩擦而产生的内能.

 

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如图所示,装置由一理想弹簧发射器及两个轨道组成.其中轨道Ⅰ由光滑轨道AB与粗糙直轨道BC平滑连接,高度差分别是h1=0.2mh2=0.10mBC水平距离L=1.00m.轨道Ⅱ由AE、螺旋圆形EFGGB三段光滑轨道平滑连接而成,且A点与F点等高.当弹簧压缩量为d时,恰能使质量m=0.05kg的滑块沿轨道Ⅰ上升到B点;当弹簧压缩量为2d时,恰能使滑块沿轨道Ⅰ上升到C点.(已知弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比,取g=10m/s2

1)当弹簧压缩量为d时,求弹簧的弹性势能及滑块离开弹簧瞬间的速度大小;

2)求滑块与轨道BC间的动摩擦因数;

3)当弹簧压缩量为d时,若沿轨道Ⅱ运动,滑块能上升到B点,则圆轨道EFG的半径需满足什么条件?

 

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如图所示,在距水平地面高均为0.4m处的PQ两处分别固定两光滑小定滑轮,细绳跨过滑轮,一端系一质量为mA=2.75kg的小物块A,另一端系一质量为mB=1kg的小球B;半径R=0.3m的光滑半圆形轨道竖直地固定在地面上,其圆心OP点的正下方,且与两滑轮在同一竖直平面内,小球B套在轨道上,静止起释放该系统,则小球B被拉到离地_____________m高时滑块A与小球B的速度大小相等,小球B从地面运动到半圆形轨道最高点时的速度大小为_____________m/s

 

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用如图所示装置可以做一些力学实验。以下说法正确的是________

A.用此装置研究匀变速直线运动时必须平衡摩擦力。

B.用此装置探究小车的加速度与质量的关系并用图象法处理数据时,如果画出的a—Μ关系图象是一条曲线,就可以确定加速度与质量成反比。

C.用此装置探究功与速度变化的关系实验时,将放置打点计时器的那端木板适当垫高,目的是为了平衡摩擦力。

D.用此装置探究小车的加速度与外力的关系时,若用钩码的重力代替绳子对小车的拉力,应让钩码质量远小于小车质量。

 

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