题目内容
【题目】如图,质量为6m,长为L的薄木板AB放在光滑的水平台面上,木板B端与台面右边缘齐平。B端上放有质量为3m且可视为质点的滑块C,C与木板之间的动摩擦因数为μ=,质量为m的小球用长为L的细绳悬挂在平台右边缘正上方的O点,细绳竖直时小球恰好与C接触。现将小球向右拉至细绳水平并由静止释放,小球运动到最低点时细绳恰好断裂,小球与C正碰后反弹速率为碰前的一半。
⑴求细绳所受的最大拉力;
⑵若要使小球落在释放点的正下方P点,平台高度应为多大;
⑶通过计算判断C能否从木板上掉下来。
【答案】(1)3mg (2)h=L(3)
【解析】(1)设小球运动到最低点的速率为v0,小球向下摆动过程,
由动能定理 得
小球在圆周运动最低点时拉力最大,由牛顿第二定律: ,解得:
由牛顿第三定律可知,小球对细绳的拉力
(2)小球碰撞后做平抛运动:
竖直分位移
水平分位移:
解:
(3)小球与滑块C碰撞过程中小球和C系统满足动量守恒,设C碰后速率为v1,并依题意有
假设木板足够长,在C与木板相对滑动直到相对静止过程,设两者最终共同速率为v2,
由动量守恒:
由能量守恒:
联立解得:
即不会从木板上掉下来
综上所述本题答案是:(1) (2) (3)不会掉下来
【题目】某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究,一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连:弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所示.向左推小球,使弹黄压缩一段距离后由静止释放:小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.回答下列问题:
(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等.已知重力加速度大小为g.为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的 (填正确答案标号).
A.小球的质量m |
B.小球抛出点到落地点的水平距离s |
C.桌面到地面的高度h |
D.弹簧的压缩量△x |
E.弹簧原长l0
(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek= .
(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s﹣△x图线.从理论上可推出,如果h不变.m增加,s﹣△x图线的斜率会 (填“增大”、“减小”或“不变”):如果m不变,h增加,s﹣△x图线的斜率会 (填“增大”、“减小”或“不变”).由图(b) 中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与△x的 次方成正比.