30. 浙江省温州市十校联合体2010届高三期中联考如图所示,一个圆弧形光滑细圆管轨道ABC,放置在竖直平面内,轨道半径为R,在A 点与水平地面AD相接,地面与圆心O等高,MN是放在水平地面上长为3R、厚度不计的垫子,左端M正好位于A点.将一个质量为m、直径略小于圆管直径的小球从A处管口正上方某处由静止释放,不考虑空气阻力.

(1)若小球从C点射出后恰好能打到垫子的M端,则小球经过C点时对管的作用力大小和方向如何?

(2)欲使小球能通过C点落到垫子上,小球离A点的最大高度是多少?

解:(1)小球离开C点做平抛运动,落到M点时水平位移为R,竖直下落高度为R,根据运动学公式可得:

    运动时间              (2分)

从C点射出的速度为

                       (2分)                   

设小球以v1经过C点受到管子对它的作用力为N,由向心力公式可得

                      (2分)       

,            

由牛顿第三定律知,小球对管子作用力大小为,方向竖直向下.  (1分)

(2)小球下降的高度最高时,小球运动的水平位移为4R,打到N点.

设能够落到N点的水平速度为v2,根据平抛运动求得:

                 (2分)

设小球下降的最大高度为H,根据机械能守恒定律可知,

                (2分)

                (2分)

题组二

29.重庆八中2010届高三上学期第一次月考如图14所示,在同一竖直上,质量为2m的小球A静止在光滑斜面的底部,斜面高度为H=2L。小球受到弹簧的弹性力作用后,沿斜面向上运动。离开斜面后,运动到最高点时与静止悬挂在此处的小球B发生碰撞(碰撞过程无动能损失);碰撞后球B刚好能摆到与悬点O同一高度,球A沿水平方向抛射落在水平面C上的P点,O点的投影O'与P的距离为L/2。已知球B质量为m,悬绳长L,视两球为质点,重力加速度为g,不计空气阻力,求:

(1)球A在两球碰撞后一瞬间的速度大小;

(2)碰后在球B摆动过程中悬绳中的最大拉力;

(3)弹簧的弹性力对球A所做的功。

解:(1)设碰撞后的一瞬间,球B的速度为vB/,由于球B恰好与悬点O同一高度,根据动能定理:

   ①

      ②

球A达到最高点时,只有水平方向速度,与球B发生弹性碰撞.设碰撞前的一瞬间,球A水平方向速度为vx.碰撞后的一瞬间,球A速度为vx/.

球A、B系统碰撞过程中水平方向动量守恒、机械能守恒:

        ③

  ④

由②③④解得:     ⑤

         ⑥

故,.碰撞后的一瞬间,球A速度为    

(2) 球A在摆动过程中,在最低点绳的拉力最大,由牛顿定律:

    T-mg=m V’B V’B//L.

   所以  T=

(3)碰后球A作平抛运动.设从抛出到落地时间为t,平抛高度为y,则:

  ⑦

  ⑧

由⑤⑦⑧得:y=L

以球A为研究对象,弹簧的弹性力所做的功为W,从静止位置运动到最高点:

⑨

由⑤⑥⑦得:

W=mgL  

 0  328810  328818  328824  328828  328834  328836  328840  328846  328848  328854  328860  328864  328866  328870  328876  328878  328884  328888  328890  328894  328896  328900  328902  328904  328905  328906  328908  328909  328910  328912  328914  328918  328920  328924  328926  328930  328936  328938  328944  328948  328950  328954  328960  328966  328968  328974  328978  328980  328986  328990  328996  329004  447090 

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