题目内容

1.一长为2L的轻杆,一端固定一个质量为m的小球A,另一端固定一个质量为2m的小球B,中点处固定一转动轴O.轻杆可绕固定轴O在竖直面内自由转动.现将杆置于水平位置,如图所示,然后静止释放,不计各处摩擦与空气阻力,求:
(1)杆运动到竖直位置时A、B两球一共减少多少重力势能;
(2)A球运动到最高点时的速度的大小;
(3)B球运动到最低点过程中杆对B球所做的功.

分析 (1)先求出AB重力做的功,再求出重力势能的变化量;
(2)因A、B两球用轻杆相连,故两球转动的角速度相等,对A、B两球组成的系统应用动能定理即可解题;
(3)对B球,根据动能定理列式即可求解.

解答 解:(1)杆运动到竖直位置时,AB小球重力做功之和为WG=2mgL-mgL=mgL,则重力势能减小了mgL,
(2)在转动过程中,A、B两球的角速度相同,设A球的速度为vA,B球的速度为vB,则有:vA=vB,
整个过程中,根据动能定理得:
2mgL-mgL=$\frac{1}{2}•2m•{{v}_{B}}^{2}+\frac{1}{2}m{{v}_{A}}^{2}$
解得:${v}_{A}={v}_{B}=\sqrt{\frac{2}{3}gL}$
(3)对B球,根据动能定理得:
$\frac{1}{2}•2m{{v}_{B}}^{2}=2mgL+W$
解得:W=$-\frac{4}{3}mgL$
答:(1)杆运动到竖直位置时A、B两球一共减少的重力势能为mgL;
(2)A球运动到最高点时的速度的大小为$\sqrt{\frac{2}{3}gL}$;
(3)B球运动到最低点过程中杆对B球所做的功为$-\frac{4}{3}mgL$.

点评 本题主要考查了动能定理的直接应用,知道AB共轴转动,角速度相等,而半径又相等,则线速度相等,难度适中.

练习册系列答案
相关题目
7.为测定海水的电阻率:
(1)某学习小组选取了一根厚度可以忽略的塑料管,分别用刻度尺和螺旋测器测出其长度L和外径d,外径示数如图甲所示,由图得d=3.741mm.
(2)在塑料管里面灌满了海水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的海水柱.用多用电表的挡位转换开关K旋转在如图乙所示的位置,将插入“+”、“-”插孔的红黑表笔短接,调零后粗测其阻值R,其结果如图乙中表盘所示,则 R=6kΩ.
(3)该小组为进一步精确测量其阻值,现采用伏安法.有如下实验器材供选择.
A.直流电源:电动势12V,内阻不计,额定电流为1A;
B.电流表A:量程0~10mA,内阻约10Ω;
C.电压表V:量程0~15V,内阻约15kΩ;
D.滑动变阻器R1:最大阻值10Ω;
E.滑动变阻器R2:最大阻值10kΩ;      
F.多用电表:如图乙;   G.开关、导线等.
(a) 该小组采用限流电路并在正确选择器材后完成部分导线的连接,请在实物接线图丙中完成余下导线的连接.
(b) 若该小组在实验过程中由于操作不当,导致所选用的电流表损坏.为保证实验的正常进行,可将多用电表的挡位转换开关K旋转至直流电流10mA挡位上,替换原使用的电流表并通过插入“+”、“-”插孔的红黑表笔正确接入电路,继续实验.该小组在实验中测得电压表和电流表的示数分别为U和I,则精确测出的海水电阻率表达式为ρ=$\frac{π{d}^{2}U}{4IL}$.

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网