题目内容

【题目】如图所示,水平光滑地而上停放着一辆质最为M的小车,小车左端靠在竖直墙壁上,其左侧半径为R的四分之一圆弧轨道AB是光滑的,轨道最低点B与水平轨道BC相切,整个轨道处于同一竖直平面内.将质量为m的物块(可视为质点)从A点无初速释放,物块沿轨道滑行至轨道未端C处恰好没有滑出.重力加速度为g,空气阻力可忽略不计.关于物块从A位置运动至C位置的过程,下列说法中正确的是( )

A. 在这个过程中,小车和物块构成的系统水平方向动量守恒

B. 在这个过程中,物块克服摩擦力所做的功为 mgR

C. 在这个过程中,摩擦力对小车所做的功为 mgR

D. 在这个过程中,由于摩擦生成的热量为 mMgR/(M+m)

【答案】D

【解析】在物块从A位置运动到B位置过程中,小车和物块构成的系统在水平方向受到的合力不为零,系统在水平方向动量不守恒,故A错误;物块从A滑到B的过程中,小车静止不动,对物块,由动能定理得:mgR=mv2-0,解得,物块到达B点时的速度;在物块从B运动到C过程中,物块做减速运动,小车做加速运动,最终两者速度相等,在此过程中,系统在水平方向动量守恒,由动量守恒定律可得mv=(M+m)v′, ,以物块为研究对象,
由动能定理可得:-Wf=mv′2-mv2,解得: ,故B错误;对小车由动能定理得: ,故C错误;物块与小车组成的系统,在整个过程中,由能量守恒定律得:mgR=Q+(M+m)v′2,解得: ,D项正确;故答案为D.

练习册系列答案
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【题目】简谐运动是一种理想化的运动模型,是机械振动中最简单、最基本的振动。 它具有如下特点:

(1)简谐运动的物体受到回复力的作用,回复力的大小与物体偏离平衡位置的位移x成正比,回复力的方向与物体偏离平衡位置的位移方向相反,即:,其中k为振动系数,其值由振动系统决定;

(2)简谐运动是一种周期性运动,其周期与振动物体的质量的平方根成正比,与振动系统的振动系数的平方根成反比,而与振幅无关,即:。

试论证分析如下问题:

(1)如图甲,摆长为L、摆球质量为m的单摆在AB间做小角度的自由摆动,当地重力加速度为g。

a.当摆球运动到P点时,摆角为θ,画出摆球受力的示意图,并写出此时刻摆球受到的回复力大小;

b.请结合简谐运动的特点,证明单摆在小角度摆动时周期为

(2)类比法、等效法等都是研究和学习物理过程中常用的重要方法。长为L的轻质绝缘细线下端系着一个带电M为+q,质量为m的小球。将该装置处于场强大小为E的竖直向下的匀强电场中,如图乙所示;将该装置处于磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图丙所示。带电小球在乙、丙图中均做小角度的简谐运动,请分析求出带电小球在乙、丙两图中振动的周期。

(3)场是物理学中重要的概念,除了电场和磁场,还有引力场。物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的,地球附近的引力场叫做重力场。

a.类比电场强度的定义方法,定义“重力场强度”,并说明两种场的共同点(至少写出两条);

b.类比电场中的电场线,在图丁地球周围描绘出“重力场线”。

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