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如图所示为过山车简易模型,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...

如图所示为过山车简易模型,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=0.32 m.水平轨道PN右侧的水平地面上,并排放置两块长木板c、d,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=2.2 kg,长L=4 m,木板d质量m4=4.4 kg.质量m2=3.3 kg的小滑块b放置在轨道QN上,另一质量m1=1.3 kg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发生碰撞,碰撞时间极短且碰撞过程中无机械能损失.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与两块长木板间动摩擦因数均为μ0=0.16,重力加速度g=10 m/s2.

(1)求小滑块a与小滑块b碰撞后,ab的速度大小v1v2;

(2)若碰后滑块b在木板c、d上滑动时,木板c、d均静止不动,c、d与地面间的动摩擦因数μ至少多大?(木板c、d与地面间的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

(3)若不计木板c、d与地面间的摩擦,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) , (2) (3) , 【解析】 (1)根据题意可知:小滑块a碰后返回到M点时: 小滑块a碰后返回到M点过程中机械能守恒: 代入数据,解得:v1=4 m/s 取水平向右为正方向,小滑块a、b碰撞前后: 动量守恒:m1v0=-m1v1+m2v2 机械能守恒: 代入数据,解得:v0=9.2 m/s,v2=5.2 m/s (2)若b在d上滑动时d能静止,则b在c上滑动时c和d一定能静止 解得 (3)小滑块b滑上长木板c时的加速度大小: 此时两块长木板的加速度大小: 令小滑块b在长木板c上的滑行时间为t,则:时间t内小滑块b的位移 两块长木板的位移 且x1-x2=L 解得:t1=1 s或 (舍去) b刚离开长木板c时b的速度 b刚离开长木板c时d的速度 d的长度至少为x: 由动量守恒可知: 解得:v=2 m/s 解得:x=1.4 m
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考点分析:
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一质量为M6 kg的木板B静止于光滑水平面上,物块A质量为6 kg,停在B的左端。质量为1 kg的小球用长为0.8 m的轻绳悬挂在固定点O上,将轻绳拉直至水平位置后,由静止释放小球,小球在最低点与A发生碰撞后反弹,反弹所能达到的最大高度为0.2 m,物块与小球可视为质点,不计空气阻力。已知AB间的动摩擦因数μ0.1,为使AB达到共同速度前A不滑离木板,求:

(1)木板B至少多长。

(2)从小球释放到AB达到共同速度,球及AB组成的系统损失的机械能。

 

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如图所示,半径R=0.5m的光滑半圆轨道竖直固定在高h=0.8m的光滑水平台上并与平台平滑连接,平台CDL=1.2m。平台上有一用水平轻质细线栓接的完全相同的物块m1m2组成的装置QQ处于静止状态。装置Q中两物块之间有一处于压缩状态的轻质小弹簧(物块与弹簧不栓接)。某时刻装置Q中细线断开,待弹簧恢复原长后,m1m2两物块同时获得方向相反的水平速度,m1经半圆轨道的最高点A后,落在水平地面上的M点,m2落在水平地面上的P点。已知ml=m2=0.2kg,不计空气阻力,g10m/s2。若两物块之间弹簧被压缩时所具有的弹性势能为7.2J,求:

1)物块m1通过平台到达半圆轨道的最高点A时对轨道的压力;

2)物块m1m2相继落到水平地面时PM两点之间的水平间距。

 

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在粗糙绝缘的水平面上的同一直线上有ABC三个质量都为m的物体(都可视为质点),其中物体C被固定,其带电量为+Q,它产生的电场在竖直面MN的左侧被屏蔽。物体B带电量为+q,恰好处在被屏蔽区边缘;物体A不带电。此时AB均静止,它们相距l1BC相距l2。现对位于P点的物体A施加一水平向右的瞬时冲量,A在向右运动过程中与B碰撞后粘连(碰撞时间极短),并进入电场区前进了lll2)的距离时,由于物体C排斥作用而折回,再次进入被屏蔽区后恰好也前进了l距离时静止。已知物体AB与整个水平面间的动摩擦因数都为μ,求:最初在P点时对物体A施加的瞬时冲量的大小。(竖直面MN不影响物体在两区域间穿行,忽略带电体在MN左侧被屏蔽区域受到的一切电场力)

 

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如图所示,质量为M的平板小车静止在光滑的水平地面上,小车左端放一个质量为m的木块,小车的右端固定一个轻质弹簧.现给木块一个水平向右的瞬时冲量I,木块便沿小车向右滑行,在与弹簧作用后又沿原路返回,并且恰好能到达小车的左端.试求:

1)木块返回到小车左端时小车的动能;

2)弹簧获得的最大弹性势能.

 

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如图所示,质量为m10.5 kg的小物块P置于台面上的A点并与水平弹簧的右端接触(不拴接),轻弹簧左端固定,且处于原长状态.质量M1 kg的长木板静置于水平面上,其上表面与水平台面相平,且紧靠台面右端.木板左端放有一质量m21 kg的小滑块Q.现用水平向左的推力将P缓慢推至B(弹簧仍在弹性限度内),撤去推力,此后P沿台面滑到边缘C时速度v010 m/s,与小车左端的滑块Q相碰,最后物块P停在AC的正中点,滑块Q停在木板上.已知台面AB部分光滑,P与台面AC间的动摩擦因数μ10.1AC间距离L4 m.滑块Q与木板上表面间的动摩擦因数μ20.4,木板下表面与水平面间的动摩擦因数μ30.1(g10 m/s2),求:

(1)撤去推力时弹簧的弹性势能;

(2)长木板运动中的最大速度;

(3)长木板的最小长度.

 

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