26. 河南省武陟一中2010届高三第一次月考探究某种笔的弹跳问题时,把笔分为轻质弹簧、内芯和外壳三部分,其中内芯和外壳质量分别为m和4m.笔的弹跳过程分为三个阶段:

①把笔竖直倒立于水平硬桌面,下压外壳使其下端接触桌面(见题24图a);

②由静止释放,外壳竖直上升至下端距桌面高度为h1时,与静止的内芯碰撞(见题24图b);

③碰后,内芯与外壳以共同的速度一起上升到外壳下端距桌面最大高度为h2处(见题24图c)。

设内芯与外壳的撞击力远大于笔所受重力、不计摩擦与空气阻力,重力加速度为g。

求:(1)外壳与碰撞后瞬间的共同速度大小;

(2)从外壳离开桌面到碰撞前瞬间,弹簧做的功;

(3)从外壳下端离开桌面到上升至h2处,笔损失的机械能。

 

解:设外壳上升高度h1时速度为V1,外壳与内芯碰撞后瞬间的共同速度大小为V2,

(1)对外壳和内芯,从撞后达到共同速度到上升至h2处,应用动能定理有

(4mg+m)( h2-h1)=(4m+m)V22,解得V2=;

(2)外壳和内芯,碰撞过程瞬间动量守恒,有4mV1=(4mg+m)V2,

解得V1=,

设从外壳离开桌面到碰撞前瞬间弹簧做功为W,在此过程中,对外壳应用动能定理有

W-4mgh1=(4m)V12,

解得W=mg;

(3)由于外壳和内芯达到共同速度后上升高度h2的过程,机械能守恒,只是在外壳和内芯碰撞过程有能量损失,损失的能量为=(4m)V12-(4m+m)V22,

联立解得=mg(h2-h1)。

25.“华安、连城、永安、漳平一中、龙海二中、泉港一中”六校联考在研究摩擦力特点的实验中,将木块放在水平长木板上,如图a所示,用力沿水平方向拉木块,拉力从0开始逐渐增大.分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力,并用计算机绘制出摩擦力f 随拉力F的变化图像,如图b所示.已知木块质量为0.78kg.取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.

(1)求木块与长木板间的动摩擦因数.

(2)若木块在与水平方向成37°角斜向右上方的恒定拉力F作用下,以a=2.0m/s2的加速度从静止开始做匀变速直线运动,如图c所示.拉力大小应为多大?

(3)在(2)中力作用2s后撤去拉力F,求:整个运动过程中摩擦力对木块做的功.

解:(1)由(b)图可知,木块所受到的滑动摩擦力f =3.12N     (1分)

由f =μN                                          (1分)

得:μ====0.4                  (1分)

(2)物体受重力G、支持力N、拉力F和摩擦力f作用.将F分解为水平和竖直两方向,根据牛顿运动定律得:

Fcosθ-f=ma                           (1分)

Fsinθ +N= mg                          (1分)

f =μN                          

联立各式得:F=4.5N                       (1分)

(3)全过程应用动能定理得:WF+Wf=0               (1分)

WF=Fs1cosθ                           (1分)

s1=                            (1分)

代入数据得Wf =-14.4J                       (1分)

 0  328812  328820  328826  328830  328836  328838  328842  328848  328850  328856  328862  328866  328868  328872  328878  328880  328886  328890  328892  328896  328898  328902  328904  328906  328907  328908  328910  328911  328912  328914  328916  328920  328922  328926  328928  328932  328938  328940  328946  328950  328952  328956  328962  328968  328970  328976  328980  328982  328988  328992  328998  329006  447090 

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