题目内容

如图所示，固定在水平面上的斜面与水平面的连接处为一极小的光滑圆弧（物块经过Q点时不损失机械能），斜面与地面是用同种材料制成的．斜面的最高点为P，P距离水平面的高度为h=5m．在P点先后由静止释放两个可视为质点的小物块A和B，A、B的质量均为m=1kg，A与斜面及水平面的动摩擦因数为μ1=0.5，B与斜面及水平面的动摩擦因数为μ2=0.3．A物块从P点由静止释放后沿斜面滑下，停在了水平面上的某处．
求：（1）A物块停止运动的位置距离斜面的直角顶端O点的距离是多少？
（2）当A物块停止运动后准备再释放B物块时发现它们可能会发生碰撞，为了避免AB碰撞，此时对A另外施加了一个水平向右的外力F，把A物体推到了安全的位置，之后再释放B就避免了AB碰撞．求外力F至少要做多少功，可使AB不相撞？（g取10m/s2，此问结果保留三位有效数字）
（1）设斜面倾角为θ，物块所停位置到Q点距离为S．
斜面长：L=
h
sinθ
①
摩擦力：f=μN=μmgcosθ②
依动能定理：mgh-μmgcosθ?
h
sinθ
-μmgs=0③
停位置到O点距离：x=
h
tanθ
+S④
由以上得：x=
h
μ
⑤
A物块：xA=
h
μ1
=10m⑥
（2）若只释放B后同理得：xB=
h
μ2
=16.7m⑦
△x=xB-xA=16.7-10=6.7m⑧
若不相碰应将A至少向右推出△x，
依动能定理：WF-μmg△x=EKA⑨
当WF=0时WF最小⑩
故至少做功：WF=μmg△x=33.5J（11）
答：（1）A物块停止运动的位置距离斜面的直角顶端O点的距离是10m；（2）外力F至少要做33.5J的功，可使AB不相撞．
练习册系列答案
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如图，半径R=0.4m光滑半圆环轨道处在竖直平面内，半圆环与粗糙在水平地面相切于圆环的端点A．一质量m=0.1Kg的小球以初速v0=7m/s在水平地面上向左做加速度a=3m/s2的匀减速直线运动，运动x=4m后，冲竖直半圆环，最后小球落在C点．（取g=10m/s2）．求
（1）小球运动到A处时的速度．
（2）小球能否到达轨道最高点B，不能请说明理由，若能则求出在B点时小球的速度．
（3）求AC间的距离．
如图所示，在倾角θ=37°的绝缘面所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E=4.0×103N/C，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板．质量m=0.20kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端与挡板相碰后以碰前的速率返回．已知斜面的高度h=0.24m，滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.30，滑块带电荷q=-5.0×10-4C．取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求：
（1）滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小．
（2）滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高度．
（3）滑块从开始运动到停下来的整个过程中产生的热量Q．（计算结果保留2位有效数字）
如图所示，质量为m=4kg的物体静止在水平面上，在外力F=25N作用下开始运动，已知F与水平方向夹角为37?，物体位移为5m时，具有50J的动能．求：（取g=10m/s2）
（1）此过程中，物体克服摩擦力所做的功；（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（2）物体与水平面间的动摩擦因数．
2006年都灵冬奥会上，我国选手以总分250.77的成绩创造中国自由式滑雪的里程碑，实现了我国冬奥史上金牌两个“零的突破”（男子项目金牌零的突破和雪上项目金牌零的突破），创造了我国冬奥会历史上的奇迹．自由式滑雪的运动模型可简化如下：如图所示，斜面轨道AB与水平面之间的夹角θ=53°，BD为半径R=4m的圆弧形轨道，且B点与D点在同一水平面上，在B点，轨道AB与圆弧形轨道BD相切，整个轨道处于竖直平面内且处处光滑，在A点处的一质量m=1kg的小球由静止滑下，经过B、C点后从D点斜抛出去，最后落在地面上的S点处时的速度大小vs=8m/s，已知A点距地面的高度H=10m，B点距地面的高度h=5m，设以MDN为分界线，假设其左边为存在空气阻力的区域，右边为不考虑空气阻力的真空区域，g取10m/s2，cos53°=0.6
（1）小球经过B点的速度为多大？
（2）小球经过圆弧轨道最低处C点时对轨道的压力多大？
（3）小球从D点抛出后，在MDN分界线左边的区域受到的阻力f与其瞬时速度方向始终相反，求小球从D点至S点的过程中，阻力f所做的功．
如图所示在水平地面上固定一个半径为R的半圆形轨道，其中圆弧部分光滑，水平段长为L，一质量为m的小物块紧靠一根被压缩的弹簧固定在水平轨道的右端，小物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，现突然释放小物块，小物块被弹出，恰好能够到达圆弧轨道的最高点A，取g=10m/s2，且弹簧长度忽略不计，求：
（1）小物块的落点距O′的水平距离；
（2）小物块经过点O′时对轨道的压力；
（3）小物块释放前弹簧具有的弹性势能．
如图所示，ABC是一条长轨道，斜面和水平面摩擦因素相同，一质量为m的木块（可视为质点），在A点由静止释放，最后停在C点；现在改变斜面的倾角，如图中虚线AB'所示，仍从A点由静止释放该小木块，则木块最终将停放在（不计木块通过转折点B点或B'点的能量损失）（　　）
A．C点左侧B．C点C．C点右侧D．无法确定
如图所示，倾角θ=30°的光滑斜面上MN底端固定一轻弹簧，轻弹簧的上端与滑块A固定连接，弹簧劲度系数k=100N/m，A静止且距斜面顶端N点相距x=0.10m．另一小滑块B在N点以加速度v0=5
2
m/s沿斜面向下运动，A、B碰撞后具有相同速度但不粘连．B与A分离后，B恰水平进入停放在光滑水平地面上的小车最左端，小车右端与墙壁足够远，小车上表面与半圆轨道最低点P的切线水平，小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上．已知水平地面和半圆轨道面均光滑，滑块A、B可视为质点且质量均为m=2kg，被A压缩时弹簧存储的弹性势能Ep=0.5J，小车质量M=1kg，长L=1.0m，滑块B与小车上表面间的动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s2．求：
（1）滑块B与A碰撞结束瞬间的速度；
（2）小车与墙壁碰撞前瞬间的速度；
（3）为使滑块B能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道，对轨道半径R有何要求？
如图所示，高h=2m的曲面固定不动。一个质量为1kg的物体，由静止开始从曲面的顶点滑下，滑到底端时的速度大小为4m／s。g取10m／s2。在此过程中，下列说法正确的是（  ）
A．物体的动能减少了8JB．物体的重力势能增加了20J
C．物体的机械能保持不变D．物体的机械能减少了12 J

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