如图所示,在光滑水平面上,质量为m的小球B连接着一个轻质弹簧,弹簧与小球均处于静止状态。质量为3m的小球A以大小为的水平速度向右运动,接触弹簧后逐渐压缩弹簧并使B运动,经过一段时间,A与弹簧分离。求:
(1)当弹簧压缩至最短时,弹簧的弹性势能为多大;
(2)若开始时,在B球的右侧某位置固定一块挡板,在A与弹簧未分离前使B球与挡板发生碰撞,并在碰撞后立即将挡板撤走。设B球与挡板碰撞时间极短,碰后B球的速度大小不变,但方向与原来相反。欲使此后弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能为第(1)问中的4倍,必须使两球在速度达到多大时与挡板发生碰撞。
如图所示的木板由倾斜部分和水平部分组成,两部分之间由一段圆弧面相连接。在木板的中间有位于竖直面内的光滑圆槽轨道,斜面的倾角为。现有10个质量均为m、半径均为r的均匀刚性球,在施加于1号球的水平外力F的作用下均静止,此时1号球球心距它在水平槽运动时的球心高度差为h。现撤去力F使小球开始运动,直到所有小球均运动到水平槽内。重力加速度为g。求:
(1)1号球刚运动到水平槽时的速度;
(2)整个运动过程中,2号球对1号球所做的功。
如图所示,滑块和小球的质量均为m,滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动,小球与滑块上的悬点O由一不可伸长的轻绳相连,轻绳长为l。开始时,轻绳处于水平拉直状态,小球和滑块均静止。现将小球由静止释放,当小球到达最低点时,滑块刚好被一表面涂有黏性物质的固定挡板粘住,在极短的时间内速度减为零,小球继续向左摆动,不计空气阻力,重力加速度为g。求:
(1)从滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过程中,挡板对滑块的冲量的大小;
(2)小球从释放到第一次到达最低点的过程中,绳的拉力对小球做的功;
(3)释放小球时,滑块离固定挡板的距离。
一颗质量为m的人造卫星绕地球做匀速圆周运动,卫星离地高度为地球的半径,已知地球的半径为R,地球表面重力加速度为g,求:
(1)人造卫星的周期;
(2)人造卫星的动能。
在“验证动量守恒定律”的实验中,某同学用如图所示的装置进行了如下的操作:
①先调整斜槽轨道,使斜槽末端切线水平,在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直立于靠近槽口处,使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;
②将木板向右平移适当的距离,再使小球a从原固定点由静止释放,撞在木板上并在白纸上留下痕迹B;
③把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端,让小球a仍从原固定点由静止释放,和小球b相碰后,两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C;
④用天平测量a、b两小球的质量分别为、,用刻度尺测量白纸上O点到A、B、C三点的距离分别为、和。
用本实验中所测得的量来验证两球碰撞过程动量守恒,其表达式为__________________;若发生的是弹性碰撞,则表达式__________________将成立。
如图所示,光滑水平轨道与光滑弧形轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,且摆到某处就能停在该处,另有一小钢球(可看做质点),当地重力加速度已知。现要利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能。
(1)还需要的器材是__________、__________。
(2)以上测量,实际上是把对弹性势能的测量转化为对____的测量,进而转化为对____和_____的直接测量。