题目内容

【题目】14分)如图所示,一个质量为m的长木板静止在光滑的水平面上,并与半径为光滑圆弧形固定轨道接触(但不粘连),木板的右端到竖直墙的距离为s;另一质量为2m的小滑块从轨道的最高点由静止开始下滑,从圆弧的最低点A滑上木板。设长木板每次与竖直墙的碰撞时间极短且无机械能损失。已知滑块与长木板间的动摩擦因数为μ。试求:

1)滑块到达A点时的速度大小以及物体对轨道的压力大小;

2)若滑块不会滑离长木板,试讨论长木板与墙第一次碰撞前的速度s的关系;

3)若s足够大,为了使滑块不滑离长木板,板长L应满足什么条件。

【答案】16mg;(2)若,则木板与墙第一次碰前瞬间的速度为;若,则木板与墙第一次碰前瞬间的速度为 ;(3

【解析】

试题(1)滑块从轨道的最高点到最低点,由机械能守恒,

设到达A点的速度为;则

得:

由牛顿第二定律可知,在A点有:

②③得:

由牛顿第三定律,滑块在A点对轨道的压力:

2)若第一次碰撞前的瞬间,滑块与木板达到共同速度

则:

②⑥⑦得:

ⅰ.,则木板与墙第一次碰前瞬间的速度为

ⅱ. ,则木板与墙第一次碰前瞬间的速度为,则:

: 11

3)因为S足够大,每次碰前滑块与木板共速;因为,每次碰后系统的总动量方向向右,要使滑块不滑离长木板,最终木板停在墙边,滑块停在木板上。(没有文字说明的扣1分)

由能量守恒得:12

解得13

评分标准:①⑥⑦每式2分,123分,其余每式1分。

练习册系列答案
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【题目】某实验小组用落体法验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示.实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v,计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能mv2,然后进行比较,如果两者相等或近似相等,即可验证重物自由下落过程中机械能守恒.请根据实验原理和步骤完成下列问题:

(1)关于上述实验,下列说法中正确的是________.

A.重物最好选择密度较小的木块

B.重物的质量可以不测量

C.实验中应先接通电源,后释放纸带

D.可以利用公式v来求解瞬时速度

(2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带,纸带上的O点是起始点,选取纸带上连续的点ABCDEF作为计数点,并测出各计数点到O点的距离依次为27.94 cm、32.78 cm、38.02 cm、43.65 cm、49.66 cm、56.07 cm.已知打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电,重物的质量为0.5 kg,则从计时器打下点O到打下点D的过程中,重物减小的重力势能ΔEp________ J;重物增加的动能ΔEk________ J,两者不完全相等的原因可能是________________.(重力加速度g9.8 m/s2,计算结果保留三位有效数字)

(3)实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计数点ABCDEF各点的瞬时速度v,以各计数点到A点的距离h为横轴,v2为纵轴作出图象,如图丙所示,根据作出的图线,能粗略验证自由下落的物体机械能守恒的依据是______________________________________________.

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