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如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另...

如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为的光滑圆弧轨道相切于C,AC=7R,A、B、C、D均在同一竖直面内。质量为m的小物块PC点由静止开始下滑,最低到达E点(未画出),随后P沿轨道被弹回,最高点到达F点,AF=4R,已知P与直轨道间的动摩擦因数重力加速度大小为g。(取

(1)求P第一次运动到B点时速度的大小。

(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能。

(3)改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后,恰好通过G点。G点在C点左下方,与C点水平相距竖直相距R,P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量

 

(1)(2)(3), 【解析】 试题(1)根据题意知,B、C之间的距离l为 l=7R–2R① 设P到达B点时的速度为vB,由动能定理得 ② 式中θ=37°,联立①②式并由题给条件得 ③ (2)设BE=x。P到达E点时速度为零,设此时弹簧的弹性势能为Ep。P由B点运动到E点的过程中,由动能定理有 ④ E、F之间的距离l1为 l1=4R–2R+x⑤ P到达E点后反弹,从E点运动到F点的过程中,由动能定理有 Ep–mgl1sin θ–μmgl1cos θ=0⑥ 联立③④⑤⑥式并由题给条件得 x=R⑦ ⑧ (3)设改变后P的质量为m1。D点与G点的水平距离x1和竖直距离y1分别为⑨ ⑩ 式中,已应用了过C点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为θ的事实。 设P在D点的速度为vD,由D点运动到G点的时间为t。由平抛运动公式有 ⑪ x1=vDt⑫ 联立⑨⑩⑪⑫式得 ⑬ 设P在C点速度的大小为vC。在P由C运动到D的过程中机械能守恒,有 ⑭ P由E点运动到C点的过程中,同理,由动能定理有 ⑮ 联立⑦⑧⑬⑭⑮式得 ⑯
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考点分析:
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如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图,其下半部AB是一长为2R的竖直细管,上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管,管口沿水平方向,AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧.投饵时,每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定,在弹簧上段放置一粒鱼饵,解除锁定,弹簧可将鱼饵弹射出去.设质量为m的鱼饵到达管口C时,对管壁的作用力恰好为零.不计鱼饵在运动过程中的机械能损失,且锁定和解除锁定时,均不改变弹簧的弹性势能.已知重力加速度为g.求:

(1)质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1;

(2)弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep;

(3)已知地面欲睡面相距1.5R,若使该投饵管绕AB管的中轴线 。在角的范围内来回缓慢转动,每次弹射时只放置一粒鱼饵,鱼饵的质量在m之间变化,且均能落到水面.持续投放足够长时间后,鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少?

 

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如图所示,在倾角为θ = 30o 的光滑斜面的底端有一个固定挡板D,小物体C靠在挡板D上,小物体BC用轻质弹簧拴接.当弹簧处于自然长度时,BO点;当B静止时,BM点, 已知OM = l.在P点还有一小物体A,使A从静止开始下滑,AB相碰后一起压缩弹簧.A第一次脱离B后最高能上升到N点,且ON = 1.5lB向上运动时还会拉伸弹簧,能使C物体刚好能脱离挡板D.已知ABC的质量都是m,重力加速度为g.已知弹性势能与形变量大小有关.试求:

 

(1)弹簧的劲度系数;

(2)弹簧第一次恢复到原长时小物体B的速度大小;

(3)MP两点之间的距离.

 

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如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形状为半径R=0.8m的圆环剪去了左上角135°的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离也是R。用质量m1=0.4kg的小物块将弹簧缓慢压缩到C点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点。用同种材料、质量为m2=0.2kg的小物块将弹簧缓慢压缩到C点释放,物块过B点后做匀变速运动,由BD位移与时间的关系为x=6t-2t2,物块飞离桌面后恰好由P点沿切线进入圆轨道,g=10m/s2,不计空气阻力。求:

(1)BD间的距离;

(2)判断小物块m2能否沿圆轨道到达M点(要求写出判断过程);

(3)小物块m2C点释放运动到D过程中克服摩擦力做的功。

 

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如图,质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B相连,弹簧的劲度系数为kAB都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A,另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态,A上方的一段绳沿竖直方向.现在挂钩上挂一质量为m3的物体C并从静止状态释放,已知它恰好能使B离开地面但不继续上升.若将C换成另一个质量为(m1+m3)的物体D,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次B刚离地面时D的速度的大小是多少?已知重力加速度为g.

 

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如图,点O、a、c在同一水平线上,c点在竖直细杆上.一橡皮筋一端固定在O点,水平伸直(无弹力)时,另一端恰好位于a点,在a点固定一光滑小圆环,橡皮筋穿过圆环与套在杆上的小球相连.已知b、c间距离小于c、d间距离,小球与杆间的动摩擦因数恒定,橡皮筋始终在弹性限度内,且其弹力跟伸长量成正比.小球从b点上方某处释放,第一次到达b、d两点时速度相等,则小球从b第一次运动到d的过程中(  )

A.在c点速度最大

B.在c点下方某位置速度最大

C.重力对小球做的功一定大于小球克服摩擦力做的功

D.在b、d两点,摩擦力的瞬时功率大小相等

 

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