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一劲度系数为k=100N/m的轻弹簧下端固定于倾角为θ=53°的光滑斜面底端,上...

一劲度系数为k=100N/m的轻弹簧下端固定于倾角为θ=53°的光滑斜面底端,上端连接物块Q.一轻绳跨过定滑轮O,一端与物块Q连接,另一端与套在光滑竖直杆的物块P连接,定滑轮到竖直杆的距离为d=0.3m.初始时在外力作用下,物块PA点静止不动,轻绳与斜面平行,绳子张力大小为50N.已知物块P质量为m1=0.8kg,物块Q质量为m2=5kg,不计滑轮大小及摩擦,取g=10m/s2.现将物块P静止释放,求:

(1)物块P位于A时,弹簧的伸长量x1

(2)物块P上升h=0.4m至与滑轮O等高的B点时的速度大小

(3)物块P上升至B点过程中,轻绳拉力对其所做的功.

 

(1)0.1m (2) (3)8J 【解析】 (1)根据题设条件和平衡条件、胡克定律,列方程求出弹簧的伸长量; (2)由于本题的特殊性,P处于A位置时与P上升到与滑轮等高位置,弹簧的伸长量与压缩量恰相等,而此时由速度的合成和分解可知物块Q的速度为零,所以由机械能守恒律可求物块P的速度; (3)当Q上升到与滑轮等高时,由系统的机械能守恒和两个物体速度关系求圆环Q的速度大小.通过绳子拉力对Q物体的做功情况,判断物块Q机械能的变化,从而得出何时机械能最大. (1)物体P位于A点,假设弹簧伸长量为,则:,解得: (2)经分析,此时OB垂直竖直杆,OB=0.3m,此时物块Q速度为0,下降距离为: ,即弹簧压缩,弹性势能不变. 对物体PQ及弹簧,从A到B根据能量守恒有: 代入可得: 对物块P: 代入数据得:
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如图所示,两个半径均为R的四分之一圆弧构成的光滑细管道ABC竖直放置,且固定在光滑水平向上,圆心连线水平,轻弹簧左端定在竖直板上,右端与质量为m的小球接触(不拴接,小球的直略小于管的内径),宽和高与为R的本盒子固定于水平面上,盒子左侧DG到管道右端C的水平离为R,开始时弹簧处手锁定状态,具有的弹性势能为,其中g为重力加速度.解除锁定、小球离开弹簧进入管道、最后从C点抛出.(轨道ABC与木盒截面EFGD在同一竖直面内)

1)求小球经C点时的动能

2)求小球经C点时对轨道的压力;

3)小球从C点抛出后能直接击中盒子底部时,讨论弹簧定时弹性势能满足什么条件?

 

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如图所示,某同学设计一个游戏装置,用弹簧制作的弹射系统将小球从管口P弹出,右侧水平距离为L,竖直高度为H=0.5m处固定一半圆形管道,管道所在平面竖直,半径R=0.75m,内壁光滑。通过调节立柱Q可以改变弹射装置的位置及倾角,若弹出的小球从最低点M沿切线方向进入管道,从最高点N离开后能落回管口P,则游戏成功。小球质量为0.2kg,半径略小于管道内径,可视为质点,不计空气阻力,g10m/s2。该同学某次游戏取得成功,试求:

(1)水平距离L

(2)小球在N处对管道的作用力;

(3)弹簧储存的弹性势能。

 

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如图所示,AB是一段位于竖直不面内的光滑轨道,高度为h,末端B处的切线方向水平.一个质量为m的小物体P从轨道顶端A处由静止释放,滑到B端后飞出,落到地面上的C点,轨迹如图中虚线BC所示.已知它落地时相对于B点的水不位移OC = .现在轨道下方紧贴B点安装一水不木板,木板的右端与B的距离为,让P再次从A点由静止释放,它离开轨道并在木板上滑行后从右端水不飞出,仍然落在地面的C点.求:(不计空气阻力)

1P滑至B点时的速度大小.

2P与木板之间的动摩擦因数

 

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如图所示为轮滑比赛的一段模拟赛道.一个小物块从A点以一定的初速度水平抛出,刚好无碰撞地从C点进入光滑的圆弧赛道,圆弧赛道所对的圆心角为60°,圆弧半径为R,圆弧赛道的最低点与水平赛道DE平滑连接,DE长为R,物块经圆弧赛道进入水平赛道,然后在E点无碰撞地滑上左侧的斜坡,斜坡的倾角为37°,斜坡也是光滑的,物块恰好能滑到斜坡的最高点FFOA三点在同一高度,重力加速度大小为g,不计空气阻力,不计物块的大小.求:

(1)物块的初速度v0大小及物块与水平赛道间的动摩擦因数;

(2)试判断物块向右返回时,能不能滑到C点,如果能,试分析物块从C点抛出后,会不会直接撞在竖直墙AB上;如果不能,试分析物块最终停在什么位置?

 

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央视节目《加油向未来》中主持人邓楚涵将一个蒸笼环握在手中,并在蒸笼环底部放置一个装有水的杯子,抡起手臂让蒸笼环连同水杯在竖直平面内做圆周运动,水却没有洒出来。如图所示,已知蒸笼环的直径为20cm,人手臂的长度为60cm,杯子和水的质量均为m=0.2kg。转动时可认为手臂伸直且圆心在人的肩膀处,不考虑水杯的大小,g10m/s2

(1)若要保证在最高点水不洒出,求水杯通过最高点的最小速率v0

(2)若在最高点水刚好不洒出,在最低点时水对杯底的压力为16N,求蒸笼环从最高点运动到最低点的过程中,蒸笼环对杯子和水所做的功W

 

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