题目内容


如图,质量为6m、长为L的薄木板AB放在光滑的平台上,木板B端与台面右边缘齐平.B端上放有质量为3m且可视为质点的滑块C,C与木板之间的动摩擦因数为.质量为m的小球用长为L的细绳悬挂在平台右边缘正上方的O点,细绳竖直时小球恰好与C接触.现将小球向右拉至细绳水平并由静止释放,小球运动到最低点时细绳恰好断裂.小球与C碰撞后反弹速率为碰前的一半.

    (1)求细绳能够承受的最大拉力;

    (2)若要使小球落在释放点的正下方P点,平台高度应为多大?

    (3)通过计算判断C能否从木板上掉下来.


解析:(1)设小球运动到最低点的速率为v0,小球向下摆动过程,由动能定理

    ①    得

    小球在圆周运动最低点,由牛顿第二定律:

    由牛顿第三定律可知,小球对细绳的拉力:④    解得:

    (2)小球碰撞后平抛运动:⑥    水平分位移:⑦    解得:

    (3)小球与滑块C碰撞过程中小球和C系统满足动量守恒,设C碰后速率为v1,并依题意有

    假设木板足够长,在C与木板相对滑动直到相对静止过程,设两者最终共同速率为v2

    由动量守恒:

    由能量守恒:

    联立⑨⑩解得:    由知,滑块C不会从木板上掉下来.

    评分说明:第(1)问中没有④式暂不扣分;第(3)问通过其它途径计算得出正确结论也可以得分。


练习册系列答案
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某一个合作学习小组共同探究家中水龙头的滴水情况。当水龙头拧得较小时,可以控制水一滴一滴地滴落到地面上。小组发现:第一滴水碰地的同时,第二滴水刚好从水龙头处下落。为了测算水滴下落的平均速度,同学们找来了秒表和卷尺。首先量出水龙头口离地面的高度h,再用秒表计时。当他们听到某一水滴滴在地上声音的同时,开启秒表开始计时,并数“1”,以后每听到一声水滴声,依次数“2、3……”,一直数到“n”时,按下秒表停止计时,读出秒表的示数为t。求:

(1)每一滴水滴落到地面所用的时间;

(2)利用测量数据写出水滴在空中运动的平均速度的表达式;若测得h=1m,当数到n =20时秒表的示数t=8.7s,则水滴下落的平均速度为多大?

(3)为了进一步探究水滴下落的平均速度和下落高度的关系,大家又做了以下实验:找来一块挡板,让水滴落在挡板上。改变挡板和水龙头口之间的距离h,并仔细调节水龙头滴水的快慢,使得总是在前一滴水滴到挡板上的同时,后一滴水刚好开始下落。计时方法仍和上面一样。从实验中又获得了如下表所示的6组数据(连同上面的一组共有7组数据)。请选取合适的坐标轴,标上数据和单位,在图8中作出相应的图象,并根据图象写出平均速度和下落高度的函数关系。


次数

1

2

3

4

5

6

高度

h(m)

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.8

平均速度

v(m/s)

0.97

1.19

1.38

1.54

1.68

1.95

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