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如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上,一轻质弹簧两端连接两个质量均为m=1 kg...

如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上,一轻质弹簧两端连接两个质量均为m=1 kg的物块BC.物块C紧靠着挡板P,物块B通过一跨过光滑定滑轮的轻质细绳与质量m0=8 kg、可视为质点的小球A相连,与物块B相连的细绳平行于斜面,小球A在外力作用下静止在对应圆心角为60°、半径R=2 m的光滑圆弧轨道的最高点a处,此时细绳恰好伸直且无拉力,圆弧轨道的最低点b与光滑水平轨道bc相切.现由静止释放小球A,当小球A滑至b点时,物块B未到达a点,物块C恰好离开挡板P,此时细绳断裂.已知重力加速度g取10 m/s2,弹簧始终处于弹性限度内,细绳不可伸长,定滑轮的大小不计.求:

(1)弹簧的劲度系数;

(2)在细绳断裂后的瞬间,小球A对圆弧轨道的压力大小.

 

(1)5 N/m (2)144 N 【解析】 (1)小球A位于a处时,绳无张力且物块B静止,故弹簧处于压缩状态 对B由平衡条件有kx=mgsin 30° 当C恰好离开挡板P时,C的加速度为0,故弹簧处于拉升状态 对C由平衡条件有kx′=mgsin 30° 由几何关系知R=x+x′ 代入数据解得k==5 N/m (2)物块A在a处与在b处时,弹簧的形变量相同,弹性势能相同,故A在a处与在b处时,A、B系统的机械能相等,有m0gR(1-cos 60°)=mgRsin 30°+m0vA2+mvB2 将A在b处的速度分解,由速度分解关系有vAcos 30°=vB 代入数据解得vA==4 m/s 在b处,对A由牛顿定律有N-m0g=m0 代入数据解得N=m0g+m0=144 N 由牛顿第三定律,小球A对圆轨道的压力大小为N′=144 N  
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考点分析:
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如图所示,左侧竖直墙面上固定半径为R=0.3 m的光滑半圆环,右侧竖直墙面上与圆环的圆心O等高处固定一光滑直杆.质量为ma=100 g的小球a套在半圆环上,质量为mb=36 g的滑块b套在直杆上,二者之间用长为l=0.4 m的轻杆通过两铰链连接.现将a从圆环的最高处由静止释放,使a沿圆环自由下滑,不计一切摩擦,ab均视为质点,重力加速度g=10 m/s2.求:

(1)小球a滑到与圆心O等高的P点时的向心力大小;

(2)小球aP点下滑至杆与圆环相切的Q点的过程中,杆对滑块b做的功.

 

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如图所示,用铰链将三个质量均为m的小球A、B、C与两根长为L轻杆相连, B、C置于水平地面上.在轻杆竖直时,将A由静止释放,B、C在杆的作用下向两侧滑动,三小球始终在同一竖直平面内运动.忽略一切摩擦,重力加速度为g.则此过程中(  )

A.A的机械能一直减小

B.A落地的瞬时速度为

C.B对地面的压力始终等于

D.B对地面的压力可小于mg

 

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如图所示,长为的轻杆上端及其正中央固定两个质量均为的小球,杆竖直立在光滑的水平面上,杆原来静止,现让其自由倒下,设杆在倒下过程中着地端始终不离开地面,则落地时的速度大小为(  )

A. B. C. D.

 

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如图所示,半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内,O是圆心,虚线OC水平,D是圆环最低点.两个质量均为m的小球AB套在圆环上,两球之间用轻杆相连,从图示位置由静止释放,则

A.B球运动至最低点D时,AB系统重力势能最小

B.AB系统在运动过程中机械能守恒

C.A球从C点运动至D点过程中受到的合外力做正功

D.当杆水平时,AB球速度达到最大

 

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如图所示,在某竖直平面内,光滑曲面与水平面平滑连接于点,右端连接内、外壁光滑且半径的四分之一细圆管,管口端正下方直立一根劲度系数为的轻弹簧,弹簧一端固定,另一端恰好与管口端平齐。一个质量为的小滑块(可视为质点)放在曲面上,现从距的高度为处由静止释放小滑块,它与间的动摩擦因数,小滑块进入管口端时,它与上管壁有大小为的相互作用力,通过后,在压缩弹簧过程中小滑块速度最大时弹簧的弹性势能为。不计空气阻力,取重力加速度。求:

(1)小滑块在处受到的向心力大小;

(2)在压缩弹簧过程中小滑块的最大动能

(3)小滑块最终停止的位置。

 

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