题目内容

如图所示，在空中点将质量为的小球以某一水平速度抛出，将无碰撞地由点进入竖直平面内半径的内壁光滑圆管弧形轨道，然后经最低点无能量损失地进入足够长光滑水平轨道，与另一静止的质量为小球发生碰撞并粘连在一起（不再分开）压缩弹簧，弹簧左端与小球M栓接，弹簧右端与固定挡板栓接。已知圆管的直径远小于轨道半径且略大于小球直径，和竖直方向之间的夹角，点与点的竖直高度差，弹簧始终在弹性限度内，。求：

（1）小球在点抛出的水平初速度
（2）小球运动到最低点时，小球对轨道的压力的大小（结果保留一位有效数字）
（3）弹簧压缩过程中，弹簧具有的最大弹性势能
（4）若只将弹簧右侧栓接的挡板改为栓接一个质量为的光滑小球，水平轨道足够长，其它条件保持不变，则三个小球在整个运动和相互作用过程中小球第二次达到最大速度时，小球M的速度是多少?

（1） （2） （3）0

解析试题分析：（1）设小球运动到点时的竖直速度为 
       ① （1分）
在点时，根据速度关系
      ②（2分）
综合①、②并代入已知得
      ③（1分）
（2）小球在点时的速度
    ④（1分）
小球由点运动到点的过程中，根据机械能守恒有
      ⑤（1分）
在点，根据牛顿定律有
    ⑥（1分）
由④、⑤、⑥式，并代入已知得        ⑦（1分）
根据牛顿第三定律得小球对轨道的压力为7N
（3）两球相碰根据动量守恒
     ⑧（2分）
两球一起压弹簧到最短的过程中，当两球速度为零时，弹性势能最大
     ⑨（2分）
由⑧、⑨式，并代入已知得    
（4）根据题意得出;该状态时弹簧处于原长，根据动量守恒和动能守恒列式

    （3分）
列式解方程组得，=v       =0
所以当小球第二次达到最大速度时，小球M的速度是0            （1分）
考点：本题考查平抛运动、机械能守恒定律、动量守恒定律。

练习册系列答案
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（12分）如图所示，长L＝1.2 m、质量M＝3 kg的木板静止放在倾角为37°的光滑斜面上，质量m＝1 kg、带电荷量q＝＋2.5×10－4 C的物块放在木板的上端，木板和物块间的动摩擦因数μ＝0.1，所在空间加有一个方向垂直斜面向下、场强E＝4.0×104 N/C的匀强电场。现对木板施加一平行于斜面向上的拉力F＝10.8 N。取g＝10 m/s2，斜面足够长。求：

(1)物块经多长时间离开木板；
(2)物块离开木板时木板获得的动能；
(3)物块在木板上运动的过程中，由于摩擦而产生的内能。

如图所示，在空间存在水平方向的匀强磁场和竖直方向的匀强电场，电场强度为E，磁感应强度为B，在场区某点由静止释放一个带电液滴a，它运动到最低点处恰与一个原来处于静止的液滴b相碰，碰后两液滴合为一体，沿水平方向做直线运动，已知液滴a质量是液滴b质量的2倍，液滴a所带的电量是液滴b所带电量的4倍。求两液滴初始位置之间的高度差h（设a、b之间的静电力不计）。

如右图所示，在场强E＝104 N/C的水平匀强电场中，有一根长＝15 cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3 g、电荷量q＝2×10－6 C的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，g取10 m/s2.求：


(1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少？
(2)若取A点电势为零，小球在B点的电势能、电势分别为多大？
(3)小球到B点时速度为多大？绳子张力为多大？

（10分）一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ提升井中质量为m的物体，如图所示．绳的P端拴在车后的挂钩上，Q端拴在物体上．设绳的总长不变，绳的质量、定滑轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦都忽略不计．开始时，车在A点，左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的，左侧绳长为H．提升时，车加速向左运动，沿水平方向从A经过B驶向C．设A到B的距离也为H，车过B点时的速度为vB．

求在车由A移到B的过程中，绳Q端的拉力对物体做的功。

（9分）如图所示，光滑水平路面上，有一质量为m1=5kg的无动力小车以匀速率v0=2m/s向前行驶，小车由轻绳与另一质量为m2=25kg的车厢连结，车厢右端有一质量为m3=20kg的物体（可视为质点），物体与车厢的动摩擦因数为μ=0.2，开始物体静止在车厢上，绳子是松驰的．求：

①当小车、车厢、物体以共同速度运动时，物体相对车厢的位移（设物体不会从车厢上滑下）；
②从绳拉紧到小车、车厢、物体具有共同速度所需时间．（取g=10m/s2）

（12分）如图所示，ABC为一固定的半圆形轨道，轨道半径R=0.4m，A、C两点在同一水平面上．现从A点正上方h=2m的地方以v0=4m/s的初速度竖直向下抛出一质量m=2kg的小球（可视为质点），小球刚好从A点进入半圆轨道．不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2 ．

（1）若轨道光滑，求小球下落到最低点B时的速度大小；
（2）若轨道光滑，求小球相对C点上升的最大高度；
（3）实际发现小球从C点飞出后相对C点上升的最大高度为2.5m，求小球在半圆轨道上克服摩擦力所做的功．

（18分）如图所示，质量为m的小球悬挂在长为L的细线下端，将它拉至与竖直方向成θ=60°的位置后自由释放．当小球摆至最低点时，恰好与水平面上原来静止的、质量为2m的木块相碰，碰后小球速度反向且动能是碰前动能的．已知木块与地面的动摩擦因素μ=，重力加速度取g．求：

（1）小球与木块碰前瞬间所受拉力大小
（2）木块在水平地面上滑行的距离

如图所示，光滑的弧形轨道BC与粗糙的水平轨道AB相切，AB长为10m，BC足够高，一物体以v0=10m/s的速度从A点出发，最后恰好又停在A点，
（g取l0m/s2)．求：

(1)物体与水平轨道的摩擦因数；
(2)小球在倾斜轨道BC上的最大高度．

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