分析 (1)在棒上升的過(guò)程中,環(huán)要受到重力的作用,同時(shí)由于環(huán)向下運(yùn)動(dòng)而棒向上運(yùn)動(dòng),環(huán)還要受到棒的向上的摩擦力的作用,根據(jù)牛頓第二定律列式可以求得加速度的大小.
(2)在下落的過(guò)程中,棒、環(huán)系統(tǒng)機(jī)械能守恒,由此求得棒第一次落地的速度大。(dāng)棒觸地反彈時(shí),環(huán)將繼續(xù)下落,棒、環(huán)之間存在相對(duì)滑動(dòng),由牛頓第二定律求得兩者的加速度.由速度時(shí)間公式求得環(huán)與棒將在空中達(dá)到相同速度.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得上升的最大高度.從最高點(diǎn)棒和環(huán)一起自由下落,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解棒與地面第二次碰撞前的瞬時(shí)速度.
(3)整個(gè)過(guò)程中能量的損失都是由于摩擦力對(duì)物體做的功,所以根據(jù)能量的守恒可以較簡(jiǎn)單的求得摩擦力對(duì)環(huán)及棒做的功.
解答 解:(1)設(shè)棒第一次反彈上升過(guò)程中,環(huán)的加速度為a1,由于k>1,所以kmg>mg
由牛頓第二定律得:kmg-mg=ma1
解得:a1=(k-1)g,方向豎直向上.
(2)在下落的過(guò)程中,棒、環(huán)系統(tǒng)機(jī)械能守恒,且下落過(guò)程中,棒、環(huán)之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng),設(shè)棒第一次落地的速度大小為v1,由機(jī)械能守恒得:
$\frac{1}{2}$×2$m{v}_{1}^{2}$-0=2mgH-0,解得:v1=$\sqrt{2gH}$
當(dāng)棒觸地反彈時(shí),環(huán)將繼續(xù)下落,棒、環(huán)之間存在相對(duì)滑動(dòng),設(shè)此時(shí)棒的加速度為a2.
由牛頓第二定律得:mg+kmg=ma2
解得:a2=(k+1)g,方向豎直向下,即棒減速上升
環(huán)與棒將在空中達(dá)到相同速度v,有:v=v1-a1t=-v1+a2t
解得:v=$\frac{{v}_{1}}{k}$
設(shè)此時(shí)棒上升的高度為h1,有:v2-v12=-2a2h1
此后,棒和環(huán)一起下落,設(shè)與地面碰撞前瞬間速度為v2,有:
v22-v2=2gh1
解得:${v_2}=\frac{1}{{\sqrt{k}}}{v_1}=\sqrt{\frac{2gH}{k}}$
(3)設(shè)摩擦力對(duì)棒和環(huán)做的功分別為W1和W2,整個(gè)過(guò)程中環(huán)與棒的相對(duì)位移為l
對(duì)棒有:mgH+W1=0
對(duì)環(huán)有:mg(H+l)+W2=0
對(duì)系統(tǒng)有:kmgl=mg(H+l)+mgH
解得:W1=-mgH,W2=${W_2}=-\frac{k+1}{k-1}mgH$
答:
(1)棒第一次與地面碰撞彈起上升過(guò)程中,環(huán)的加速度是(k-1)g,方向豎直向上;
(2)棒與地面第二次碰撞前的瞬時(shí)速度是$\sqrt{\frac{2gH}{k}}$;
(3)從斷開(kāi)輕繩到棒和環(huán)都靜止,摩擦力對(duì)棒和環(huán)做的功分別是=-mgH和-$\frac{k+1}{k-1}mgH$.
點(diǎn)評(píng) 本題綜合性較強(qiáng),涉及多過(guò)程運(yùn)動(dòng)分析,難點(diǎn)在于分析棒和環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng),進(jìn)而得出位移,最后一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)是摩擦生熱的計(jì)算,可對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用能量守恒定律研究..
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 汽車(chē)對(duì)地面的摩擦力大于地面對(duì)汽車(chē)的摩擦力 | |
B. | 汽車(chē)對(duì)地面的摩擦力與地面對(duì)汽車(chē)的摩擦力大小相等 | |
C. | 汽車(chē)對(duì)地面的摩擦力與地面對(duì)汽車(chē)的摩擦力是一對(duì)平衡力 | |
D. | 汽車(chē)的速度在減小,汽車(chē)的慣性也在減小 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | PQ間的摩擦力改變 | B. | M、P的加速度大小變?yōu)?\frac{a}{2}$ | ||
C. | MN間的摩擦力不變 | D. | N的加速度大小仍為a |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 質(zhì)譜儀不能用來(lái)分析同位素 | |
B. | 速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi) | |
C. | 能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于$\frac{E}{B}$ | |
D. | 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子的比荷越小 |
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