题目内容
4.(1)滑块A运动到圆形轨道最高点时速度的大小;
(2)两滑块开始下滑时距圆形轨道底端的高度h;
(3)弹簧在将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能.
分析 (1)滑块A沿圆形轨道运动恰能通过轨道最高点,由重力提供向心力,由牛顿第二定律求出滑块A在最高点时的速度.
(2)由机械能守恒定律求出A在最低点的速度.弹簧将两滑块弹开的过程,系统的动量守恒,由动量守恒定律列式.再对两滑块下滑和B滑块上滑的过程,运用机械能守恒定律列式,联立可得h.
(3)根据机械能守恒定律求释放的弹性势能.
解答 解:(1)滑块A恰能通过轨道最高点,由重力提供向心力,由牛顿第二定律得
mAg=mA$\frac{{v}_{A}^{2}}{R}$,得 vA=$\sqrt{gR}$=$\sqrt{10×0.72}$=$\frac{6\sqrt{5}}{5}$m/s
(2)滑块A从最低点到最高点的过程,由机械能守恒定律得
2mgR+$\frac{1}{2}{m}_{A}{v}_{A}^{2}$=$\frac{1}{2}{m}_{A}{v}_{A0}^{2}$
解得弹簧将两滑块弹开瞬间A的速度 vA0=$\sqrt{5gR}$=$\sqrt{5×10×0.72}$=6m/s
设两滑块滑到最低点时速度大小为v0,弹簧将两滑块弹开瞬间A的速度大小为vB0.
两滑块一起下滑的过程,根据机械能守恒得
(mA+mB)gh=$\frac{1}{2}$(mA+mB)v02
解得:v0=$\sqrt{2gh}$
B上滑的过程,由机械能守恒得
mBgh=$\frac{1}{2}$mBvB02
解得:vB0=$\sqrt{2gh}$
则得 v0=vB0.
弹簧将两滑块弹开过程,取向右为正方向,根据动量守恒定律得
根据动量守恒定律得:
(mA+mB)v0=mAvA0-mBvB0
解得 v0=4m/s
由v0=$\sqrt{2gh}$得 h=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2g}$=0.8m
(3)设弹簧将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能为EP,对于弹开的过程,由机械能守恒定律得:
$\frac{1}{2}$(mA+mB)v02+EP=$\frac{1}{2}$mAvA02+$\frac{1}{2}$mBvB02
解得:EP=4J
答:
(1)滑块A运动到圆形轨道最高点时速度的大小是$\frac{6\sqrt{5}}{5}$m/s;
(2)两滑块开始下滑时距圆形轨道底端的高度h是0.8m;
(3)弹簧在将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能是4J.
点评 本题综合性较强,解决综合问题的重点在于分析物体的运动过程,分过程灵活应用相应的物理规律;要注意弹簧弹开滑块的过程,遵守两大守恒定律:动量守恒定律和机械能守恒定律,列动量守恒定律方程时要注意速度的方向.
| A. | 0~1 s内的位移是1 m | B. | 0~2 s内的位移是2 m | ||
| C. | O~1 s内的加速度为1m/s2 | D. | 1~2 s内的加速度大小为2m/s2 |
| A. | S | B. | Q | C. | P | D. | R |
| A. | 随着a、b入射角度的逐渐增加,a先发生全反射 | |
| B. | 光束a频率较大 | |
| C. | 在水中的传播速度va>vb | |
| D. | 当a、b入射角为0°时,光线不偏折,但仍然发生折射现象 |
| A. | 小球受到重力、线的拉力和向心力三个力 | |
| B. | 向心力由细绳拉力与重力的合力提供 | |
| C. | 向心力的方向指向悬挂点O | |
| D. | 向心力的大小等于$\frac{Mg}{cosθ}$ |
| A. | a尚未离开墙壁前,a、b与弹簧组成的系统动量守恒 | |
| B. | a尚未离开墙壁前,a、b与弹簧组成的系统机械能不守恒 | |
| C. | a离开墙壁后,a、b与弹簧组成的系统动量守恒 | |
| D. | a离开墙壁后,a、b组成的系统机械能守恒 |