题目内容
7.(1)若H=3m,求滑块通过C点时速度的大小;
(2)若H=3m,求滑块通过D点时圆轨道对滑块的压力的大小;
(3)若要使滑块能通过D点,H至少为多大?
分析 (1)对滑块从静止到C点过程,运用动能定理,求出滑块通过C点的速度大小.
(2)对滑块从静止到D点的过程运用动能定理,求出D点的速度,根据牛顿第二定律求出轨道对滑块的弹力作用,从而牛顿第三定律求出滑块通过D点时圆轨道对滑块的压力的大小.
(3)根据牛顿第二定律求出D点的最小速度,对全过程运用动能定理求出H的最小值.
解答 解:(1)滑块从静止滑到C过程中,由动能定理有:
mgH-μmgHtan37°=$\frac{1}{2}$mvC2
代入数据解得:vC=6m/s
(2)滑块从静止到D点过程,由动能定理有:
mgH-2mgR-μmgHtan37°=$\frac{1}{2}$mvD2
在D点,根据牛顿第二定律得:mg+F=$m\frac{{{v}_{D}}^{2}}{R}$
代入数据联立解得:F=4N,
根据牛顿第三定律知,滑块通过D点时圆轨道对滑块的压力的大小为4N.
(3)滑块从静止到D点过程,由动能定理由于:
mgH-2mgR-μmgHtan37°=$\frac{1}{2}$mvD2
在D点,滑块通过轨道的临界条件有:mg=$\frac{m{v}^{2}}{R}$,
代入数据联立解得:H=$\frac{5}{3}m$.
则H至少为$\frac{5}{3}$m.
答:(1)滑块通过C点时速度的大小为6m/s;
(2)滑块通过D点时圆轨道对滑块的压力的大小为4N;
(3)H至少为$\frac{5}{3}m$.
点评 本题考查了动能定理和牛顿第二定律的综合运用,运用动能定理解题关键选择好研究的过程,分析过程中有哪些力做功,然后根据动能定理列式求解.
练习册系列答案
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18.下列叙述中正确的是( )
| A. | 开普勒第三定律$\frac{{a}^{3}}{{T}^{2}}$=k,k为常数,此常数的大小与中心天体有关 | |
| B. | 做匀速圆周运动物体的加速度不变 | |
| C. | 做平抛运动的物体在任意一段运动时间内速度变化的方向都是相同的 | |
| D. | 做圆周运动的物体,合外力一定指向圆心 |
2.从空中以10m/s的初速度沿着水平方向抛出一个重为10N的物体,已知t=3s时物体未落地,不计空气阻力,取g=10m/s2,则以下说法正确的是( )
| A. | 抛出后3s末,小球的速度为40m/s | |
| B. | 在抛出3s末,重力的功率为300W | |
| C. | 在抛出3s内,重力对物体所做的功为450J | |
| D. | 在抛出3s内,重力的平均功率为450W |
16.
如图所示,m1和m2由不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,m1>m2,滑轮光滑且质量不计,两物体由图示位置无处速度释放,在m1下降一段距离h(未落地)的过程中(不计空气阻力),下列说法中正确的是( )
| A. | m1的机械能守恒 | B. | m2的机械能增加 | ||
| C. | m1和m2的总机械能减少 | D. | m1和m2的总机械能守恒 |
17.
如图所示,物体沿倾角为30°的斜面下滑,斜面高度为h,物体从顶端A由静止滑到底端B所用时间为t,到达底端的速度为v,以下说法正确的是( )
| A. | 从A到B的过程中,重力的平均功率为$\frac{mgh}{t}$ | |
| B. | 从A到B的过程中,重力的平均功率为$\frac{mgv}{2}$ | |
| C. | 到达底端时,重力的瞬时功率为$\frac{mgv}{2}$ | |
| D. | 到达底端时,重力的瞬时功率为mgv |