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如图甲所示,有一装置由倾斜轨道AB、水平轨道BC、竖直台阶CD和足够长的水平直轨...

如图甲所示,有一装置由倾斜轨道AB、水平轨道BC、竖直台阶CD和足够长的水平直轨道DE组成,表面处处光滑,且AB段与BC段通过一小圆弧(未画出)平滑相接.有一小球用轻绳竖直悬挂在C点的正上方,小球与BC平面相切但无挤压.紧靠台阶右侧停放着一辆小车,车的上表面水平与B点等高且右侧固定一根轻弹簧,弹簧的自由端在Q点,其中PQ段是粗糙的,Q点右侧表面光滑.现将一个滑块从倾斜轨道的顶端A处自由释放,滑至C点时与小球发生正碰,然后从小车左端P点滑上小车.碰撞之后小球在竖直平面做圆周运动,轻绳受到的拉力如图乙所示.已知滑块、小球和小车的质量分别为m1=3kgm2=1kgm3=6kgAB轨道顶端A点距BC段的高度为h=0.8mPQ段长度为L=0.4m,轻绳的长度为R=0.5m. 滑块、小球均可视为质点.取g=10m/s2.求:

1)滑块到达BC轨道上时的速度大小.

2)滑块与小球碰后瞬间小球的速度大小.

3)要使滑块既能挤压弹簧,又最终没有滑离小车,则滑块与PQ之间的动摩擦因数μ应在什么范围内?(滑块与弹簧的相互作用始终在弹簧的弹性范围内)

 

(1)(2)(3) 【解析】 试题(1)设滑块与小球碰撞前瞬间速度为,由机械能守恒, 有① 得 (2)设小球在最高点的速度为v,由图乙可知小球在最高点时受到的拉力 由牛顿第二定律,有② 设小球碰撞后瞬间速度为,由机械能守恒,有③ 联立①②③并代入数据,解得 (3)滑块与小球碰撞过程满足动量守恒:④ 得碰撞后的速度方向向右 滑块最终没有滑离小车,滑块和小车之间必有共同的末速度 由滑块与小车组成的系统动量守恒:⑤ (I)若较大,则滑块可能不与弹簧接触就已经与小车相对静止,设滑块恰好滑到Q点,由能量转化与守恒有⑥ 联立④⑤⑥得 (II)若不是很大,则滑块必然挤压弹簧,再被弹回到PQ之间,设滑块恰好回到小车的左端P点处,由能量转化与守恒有⑦ ④⑤⑦得 综上所述,得
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考点分析:
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如图所示:质量为M=0.8kg的小车有半径R=1m1/4光滑圆轨道BC和长为0.5m的水平轨道AB,小车静止于光滑的水平面上,质量为m=0.2kg的小物块(可看成质点)以水平向右的初速度v0A点滑上小车.已知物块与小车的水平面间的动摩擦因数为=0.5,g=10m/s2.求:

(l)若小车固定,物块刚好滑到小车上的C点,则物块的初速度v0多大?

(2)若小车自由,物块仍以v0滑上小车,物块相对水平面AB所能到达的最大高度是多少?

(3)在(2)的情况下,分析说明,物块最终能否停在小车上,若能确定位置,若不能,求出两者分离时的速度.(取)

 

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新能源电瓶车在平直路面上由静止开始以的加速度匀加速启动,经过4s达到额定功率,随后电瓶车保持该额定功率继续行驶了6s达到最大速度,设电瓶车受到的阻力恒定,大小为车重的,重力加速度g,求:

1)电瓶车在平直路面上行驶的最大速度的大小;

2)电瓶车由静止开始至达到最大速度所行驶的位移大小。

 

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某实验小组利用如图所示的装置进行实验,钩码AB分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,钩码质量均为M,在A的上面套一个比它大一点的环形金属块C,在距地面为处由一宽度略大于A的狭缝,钩码A能通过狭缝,环形金属块C不能通过,开始时A距离狭缝的高度为,放手后,ABC从静止开始运动

1)利用计时仪器测得钩码A通过狭缝后落地用时,则钩码A通过狭缝的速度为_______(用题中字母表示);

2)若通过此装置验证机械能守恒定律,还需要测出环形金属框C的质量m,当地重力加速度为g,若系统的机械能守恒,则需满足的等式为___________(用题中字母表示);

3)为减小测量时间的误差,有同学提出如下方案:实验时调节,测出钩码A从释放到落地的总时间t,来计算钩码A通过狭缝的速度,你认为可行吗?若可行,写出钩码A通过狭缝时的速度表达式;若不可行,请简要说明理由___________________

 

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为了探究小车加速度与合外力的关系,甲、乙、丙、丁四个实验小组分别采用图甲、图乙、图丙、图丁所示的实验装置,小车总质量用M表示(乙图M包括小车与传感器,丙图中M包括小车和与小车固连的小滑轮),钩码总质量用m表示,丁组同学先按图丁将木板有定滑轮的一端垫起,调整木板倾角,使小车恰好带着钩码和纸带一起沿木板向下匀速运动,再保持长木板的倾角不变,取下细绳和钩码,然后接通电源释放小车,使之由静止开始加速运动并在纸带上打点,如图戊所示,重力加速度g已知,试回答下列问题:

1)甲、乙、丙三组实验必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组为__。(填”“”“

2)甲、乙、丙、丁四组实验时必须满是Mm的实验小组是__。(填

 

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如图所示,在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道,外圆光滑,内圆粗糙.一质量为m的小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动,球的直径略小于两圆间距,球运动的轨道半径为R,不计空气阻力.设小球过最低点时重力势能为零,下列说法正确的是(  )

A.小球在同心圆轨道内运动过程中,机械能一定减小

B.若经过足够长时间,小球最终的机械能可能为

C.若小球在运动过程中机械能守恒,则v0一定不小于

D.若小球第一次运动到最高点时速度大小为0,则v0一定大于

 

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