题目内容
【题目】如图所示,在竖直平面内有一个粗糙的圆弧轨道,其半径R=0.6m,轨道的最低点距地面高度h=0.8m,一质量m=0.2kg的小滑块从轨道的最高点A由静止释放,到达最低点B时以一定的水平速度离开轨道,落地点C距轨道最低点的水平距离x=1.2m,空气阻力不计,g取10m/s2求:
(1)小滑块离开轨道时的速度大小;
(2)小滑块运动到轨道最低点B时,对轨道的压力大小;
(3)从A到B,摩擦力对滑块所做的功。
【答案】(1)3.0m/s;(2)5N,方向竖直向下;(3)-0.3J
【解析】
(1)小滑块离开轨道后做平抛运动,设运动时间为t,初速度为v,
水平方向:x=vt,
竖直方向:,
代入数据解得:v=3.0m/s;
(2)小滑块到达轨道最低点时,受重力和轨道对它的弹力为N,由牛顿第二定律得:
代入数据解得:N=5N,
根据牛顿第三定律,轨道受到的压力大小N'=N=5N,方向竖直向下;
(3)小滑块从A到B,设摩擦力做功为Wf,由动能定理得:mgR+Wf=
代入数据解得:Wf=-0.3J
【题目】一个同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系,进行了如下实验:在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一个小钢球接触.当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示.让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小钢球在空中飞行后落在水平地面上,水平距离为s.
(1)请你推导出弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式: Ep= .
(2)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示:
弹簧的压缩量x (cm) | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 |
小钢球飞行的水平距离s (cm) | 1.01 | 1.50 | 2.01 | 2.49 | 3.01 | 3.50 |
根据上面的实验数据,请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量x之间的关系为