题目内容
17.(1)小球运动到轨道最高处C点时对轨道的压力;
(2)弹簧在压缩时所储存的弹性势能.
(3)若将小球P换成质量M=1kg的小物块Q,仍压缩弹簧自A点由静止开始释放,试讨论物块Q能否通过半圆轨道的最高点D.
分析 (1)根据动能定理求出小球到达D处的速度,根据牛顿运动定律求出小球运动到轨道最高处D点时对轨道的压力;
(2)根据牛顿第二定律求出小球到达C点时的速度,根据动能定理求出弹簧在压缩时所储存的弹性势能;
(3)由动能定理解得小球到达D点时的动能再进行判断.
解答 解:(1)在D点,由牛顿第二定律可得:F1+mg=m$\frac{{v}_{D}^{2}}{R}$ …①
在C点设轨道对小球的支持力为FN,有:FN-mg=m$\frac{{v}_{C}^{2}}{R}$ …②
由C→D由动能定理得:$\frac{1}{2}$mvC2=$\frac{1}{2}$mvD2+mgR …③
代入数据联立解得:FN=52N …④
由牛顿第三定律的小球对轨道的压力为${F}_{N}^{′}$=FN=52N…⑤
(2)由功能关系可得:EP=μmgx+$\frac{1}{2}$mvC2 …⑥
代入数据解得:EP=9.6J …⑦
(3)设小球到达D点时的动能为EKD,则有:
EKD=EP-μmgx-2mgR …⑧
代入数据解得:EKD=0.6J>0,
所以小物块Q可以到达D点…⑨
答:(1)小球运动到轨道最高处C点时对轨道的压力为52N;
(2)弹簧在压缩时所储存的弹性势能为9.6J;
(3)若将小球P换成质量M=1kg的小物块Q,仍压缩弹簧自A点由静止开始释放,物块Q能够通过半圆轨道的最高点D.
点评 本题是动能定理与牛顿运动定律的综合应用,来处理圆周运动问题.了解研究对象的运动过程是解决问题的前提,根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题.一个题目可能需要选择不同的过程多次运用动能定理研究.
| A. | 一个力作用于物体上,该力一定要对物体做功 | |
| B. | 牛顿的经典力学理论不仅适用于宏观低速运动物体,也适用于微观高速运动物体 | |
| C. | 由万有引力定律可知,两个物体无限接近时,他们的万有引力将无穷大 | |
| D. | 卡文迪许扭秤装置第一次比较准确地测出了引力常量 |
| A. | 最终能匀速下滑 | |
| B. | 产生的电动势一直为Blv0 | |
| C. | 电流方向从a到b | |
| D. | 减少的重力势能全部等于电阻R产生的内能 |
| 拉力F(N) | 5.0 | 10.0 | 15.0 | 20.0 | 25.0 |
| 弹簧长度L(cm) | 7.5 | 10.0 | 12.5 | 15.0 | 17.5 |
(2)弹簧原长为0.050m.
(3)弹簧的劲度系数k=200N/m.
(4)F与L的函数关系式为F=200(L-0.050)(以m为单位).
| A. | 在空气中总是排成抛物线 | |
| B. | 在空中总在飞机正下方排成一竖直的直线 | |
| C. | 它们的落地点距离越来越大 | |
| D. | 它们落地的时间间隔越来越短 |
| A. | 在飞往木星的过程中,探测器受到地球和木星的万有引力的合力为零时,距地球距离与木星距离之比为10.5:40 | |
| B. | 地球与木星表面重力加速度之比为5:16 | |
| C. | 木星的第一宇宙速度比地球的第一宇宙速度小 | |
| D. | 探测器绕木星表面运行的周期比绕地球表面运行的周期要短 |
| A. | 合运动的速度可以比分运动的速度小 | |
| B. | 两个匀速直线运动的合运动不一定是匀速直线运动 | |
| C. | 两个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动 | |
| D. | 合运动的两个分运动的时间不一定相等 |