（20分）

如圖所示，質(zhì)量M=2kg的滑塊套在光滑的水平軌道上，質(zhì)量m=1kg的小球通過(guò)長(zhǎng)L=0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿與滑塊上的光滑軸O連接，小球和輕桿可在豎直平面內(nèi)繞O軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)始輕桿處于水平狀態(tài)，現(xiàn)給小球一個(gè)豎直向上的初速度v0=4 m/s，g取10m/s2。

（1）若鎖定滑塊，試求小球通過(guò)最高點(diǎn)P時(shí)對(duì)輕桿的作用力大小和方向。

（2）若解除對(duì)滑塊的鎖定，試求小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度大小。

（3）在滿足（2）的條件下，試求小球擊中滑塊右側(cè)軌道位置點(diǎn)與小球起始位置點(diǎn)間的距離。

 

（1）小球?qū)p桿的作用力大小為2N，方向豎直向上

（2）v2=2m/s    （3）

解析:（1）設(shè)小球能通過(guò)最高點(diǎn)，且此時(shí)的速度為v1。在上升過(guò)程中，因只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒。則

                               ①

                                        ②

     設(shè)小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，輕桿對(duì)小球的作用力為F，方向向下，則

                                     ③

     由②③式，得   F=2N                          ④

     由牛頓第三定律可知，小球?qū)p桿的作用力大小為2N，方向豎直向上。

   （2）解除鎖定后，設(shè)小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度為v2，此時(shí)滑塊的速度為V。在上升過(guò)程中，因系統(tǒng)在水平方向上不受外力作用，水平方向的動(dòng)量守恒。以水平向右的方向?yàn)檎较�，�?/p>

                                      ⑤

      在上升過(guò)程中，因只有重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則

                       ⑥

      由⑤⑥式，得   v2=2m/s                        ⑦

    （3）設(shè)小球擊中滑塊右側(cè)軌道的位置點(diǎn)與小球起始點(diǎn)的距離為s1，滑塊向左移動(dòng)的距離為s2，任意時(shí)刻小球的水平速度大小為v3，滑塊的速度大小為V/。由系統(tǒng)水平方向的動(dòng)量守恒，得

                                      ⑦

         將⑧式兩邊同乘以，得

                                  ⑨

         因⑨式對(duì)任意時(shí)刻附近的微小間隔都成立，累積相加后，有

                                       10

         又                             11

         由1011式得                       12

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2013?荊州模擬）如圖所示，質(zhì)量m=2.2kg的金屬塊放在水平地板上，在與水平方向成θ=37°角斜向上、大小為F=10N的拉力作用下，以速度v=5.0m/s向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)．（cos37°=0.8，sin37°=0.6，取g=10m/s2）求：
（1）金屬塊與地板間的動(dòng)摩擦因數(shù)；
（2）如果從某時(shí)刻起撤去拉力，撤去拉力后金屬塊在水平地板上滑行的最大距離．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，質(zhì)量m=2.0kg的木塊靜止在水平面上，用大小F=20N、方向與水平方向成θ=37°角的力拉動(dòng)木塊，當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)到x=10m時(shí)撤去力F．不計(jì)空氣阻力．已知木塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)?=0.2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．g取10m/s2．求：
（1）撤去力F時(shí)木塊速度的大小；
（2）撤去力F后木塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，質(zhì)量m=2.0×104kg的汽車以不變的速度先后駛過(guò)凹形橋面和凸形橋面，兩橋面的圓弧半徑均為20m．由于輪胎太舊，如果受到超過(guò)3×105N的壓力時(shí)就會(huì)出現(xiàn)爆胎，則：
（1）汽車在行駛過(guò)程中，在哪個(gè)位置最可能出現(xiàn)爆胎？
（2）為了使汽車安全過(guò)橋，汽車允許的最大速度是多少？
（3）若以（2）中所求得速度行駛，汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，質(zhì)量m=2.0kg的金屬塊放在水平地板上，在與水平方向成θ=37°角斜向上、大小為F=10N的拉力作用下，以速度v=5.0m/s向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)．（cos37°=0.8，sin37°=0.6，取g=10m/s2）求：
（1）撤去拉力后物體運(yùn)動(dòng)的加速度
（2）撤去拉力后物體運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2013?海淀區(qū)一模）如圖所示，質(zhì)量m=2.0×10-4kg、電荷量q=1.0×10-6C的帶正電微粒靜止在空間范圍足夠大的電場(chǎng)強(qiáng)度為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．取g=10m/s2．
（1）求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E1的大小和方向；
（2）在t=0時(shí)刻，勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度大小突然變?yōu)镋2=4.0×103N/C，且方向不變．求在t=0.20s時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力做的功；
（3）在t=0.20s時(shí)刻突然撤掉電場(chǎng)，求帶電微粒回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能．

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