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题型: 单选题
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单选题

如图所示,半径为R的光滑圆环竖直放置,环上套有质量分别为m和2m的小球A和B,A、B之间用一长为R的轻杆相连.开始时A在圆环的最高点,现将A、B静止释放,则

(  )

AB球从开始运动至到达圆环最低点的过程中,杆对B球所做的总功为零

BA球运动到圆环的最低点时,速度为零

CB球可以运动到圆环的最高点

D在A、B运动的过程中,A、B组成的系统机械能不守恒

正确答案

A

解析

解:A、系统机械能守恒,由机械能守恒定律得:mAgR+mBgR=mAvA2+mBvB2,两球在同一杆的两端,两球的线速度大小相等,即:vA=vB,解得,vA=,对B,由动能定理得:mBgR+W=mBvB2,而vB=,解得:W=0,故A正确,B错误;

C、设B球到右侧最高点时,OB与竖直方向夹角为θ,圆环圆心处为零势能面,对两球组成的系统,由机械能守恒定律得:mAgR=mBgRcosθ-mAgRsinθ,代入数据解得:θ=30°,所以B球在圆环右侧区域内能达到的最高点与竖直方向夹角为30°,故C错误;

D、在A、B运动的过程中,A、B组成的系统只有重力做功,机械能守恒,故D正确;

故选:D.

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题型: 多选题
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多选题

(2015秋•株洲月考)一根长为l的细线一端固定在O点,另一端栓一个小球(可视为质点),如图所示.若小球通过最低点时速度大小为v0,那么,在细线不被拉断的情况下,此后小球能上升的最大高度可能是(  )

A等于2l

B大于

C等于

D小于

正确答案

A,C,D

解析

解:(1)小球做圆周运动,恰好达到最高点时,由牛顿第二定律得:m=mg…①,

从最低点到最高点的过程中,由能量守恒定律得:mv02=mv2+mg×2l…②,

由①②得:小球做圆周运动,恰好通过最高点时有:

mv02=5mgL,

则当时,小球能做完整的圆周运动,小球上升的最大高度为:hmax=2L,故A正确;

由mv02≥5mgl,得:l≤,2l≤,故D正确;

(2)当mv02<5mgl时,小球不能做完整的圆周运动,上升的最大高度小于2l,从最低点到最高点的过程中,由机械能守恒定律可得:

mv02=mghmax

则hmax=,故B错误;

由(1)(2)的分析可知:hmax,故C正确;

故选:ACD.

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题型: 单选题
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单选题

如图,一长为2L的轻杆中央有一光滑的小孔O,两端各固定质量分别为2m和m的A,B两小球,光滑的铁钉穿过小孔垂直钉在竖直的墙壁上,将轻杆由水平位置静止释放,转到竖直位置,在转动的过程中,忽略空气的阻力.下列说法正确的是(  )

AA,B两球的速度大小相等为

B杆转到竖直位置时对B球的作用力向上,大小为mg

C杆转到竖直位置时B球的机械能减少了mgR

D由于忽略一切摩擦阻力,A球机械能一定守恒

正确答案

B

解析

解:A、将轻杆从水平位置由静止释放,转到竖直位置时,A、B两球的速度大小相等,设为v,根据系统的机械能守恒,得

   2mgL-mgL=•3mv2,解得,v=.故A错误.

B、杆转到竖直位置时,对B球:mg-N=m,解得,N=mg.故B正确.

C、杆转到竖直位置时,B球的重力势能增加为mgL,动能增加量为mv2=mgL,则其机械能增加了mgL.故C错误.

D、尽管忽略了一切摩擦阻力,但杆对A球做功,由上分析可知,A球的机械能减小.故D错误.

故选:B.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,在倾角θ=30°的光滑固定斜面上,放有两个质量分别为1kg和2kg的可视为质点的小球A和B,两球之间用一根长L=0.2m的轻杆相连,小球B距水平面的高度h=0.1m.两球从静止开始下滑到光滑地面上,不计球与地面碰撞时的机械能损失,g取10m/s2.则下列说法中正确的是(  )

A下滑的整个过程中A球机械能守恒

B下滑的整个过程中两球组成的系统机械能守恒

C两球在光滑水平面上运动时的速度大小为2m/s

D系统下滑的整个过程中B球机械能的增加量为J

正确答案

B,D

解析

解:

A、B,在下滑的整个过程中,只有重力对系统做功,系统的机械能守恒,但在B在水平面滑行,而A在斜面滑行时,杆的弹力对A做功,所以A球机械能不守恒.故A错误,B正确.

C、根据系统机械能守恒得:

  mAg(h+Lsin30°)+mBgh=

代入解得:v=m/s.故C错误.

D、系统下滑的整个过程中B球机械能的增加量为mBgh=.故D正确.

故选BD

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题型:简答题
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简答题

一个半径R为0.6m的光滑半圆细环竖直放置并固定在水平桌面上,O为圆心,A为半圆环左边最低点,C为半圆环最高点.环上套有一个质量为1kg的小球甲,甲可以沿着细环轨道在竖直平面内做圆周运动.在水平桌面上方固定了B、D两个定滑轮,定滑轮的大小不计,与半圆环在同一竖直平面内,它们距离桌面的高度均为h=0.8m,滑轮B恰好在O点的正上方.现通过两个定滑轮用一根不可以伸长的细线将小球甲与一个质量为2kg的物体乙连在一起.一开始,用手托住物体乙,使小球甲处于A点,细线伸直,当乙由静止释放后.

(1)甲运动到C点时的速度大小是多少?

(2)甲、乙速度相等时,甲距离水平桌面的高度是多少?

(3)甲、乙速度相等时,它们的速度大小是多少?(结果可以用根式表示)

正确答案

解析

解:(1)根据几何关系得:

甲运动到C点时,甲的速度方向水平向右,所以乙的速度为零,对系统运用动能定理得:

 

解得:

(2)当连接甲球的细线与圆环相切时,甲、乙速度相等,此时甲球到达A‘点,离开桌面的距离为d

根据几何关系得:

 解得:

(3)由机械能守恒可得  

解得:  

答:(1)甲运动到C点时的速度大小是4.47m/s;

(2)甲、乙速度相等时,甲距离水平桌面的高度是0.45m;

(3)甲、乙速度相等时,它们的速度大小是1.81m/s.

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题型:简答题
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简答题

滑板运动是一种陆地上的“冲浪运动”,滑板运动员可在不同的滑坡上滑行,做出各种动作,给人以美的享受.如图是模拟的滑板组合滑行轨道,该轨道由足够长的斜直轨道、半径R1=1m的凹形圆弧轨道和半径R2=1.6m的凸形圆弧轨道组成,这三部分轨道处于同一竖直平面内且依次平滑连接,其中M点为凹形圆弧轨道的最低点,N点为凸形圆弧轨道的最高点,凸形圆弧轨道的圆心O点与M点处在同一水平面上,一质量为m=1kg可看作质点的滑板,从斜直轨道上的P点无初速滑下,经过M点滑向N点,P点距M点所在水平面的高度h=1.8m,不计一切阻力,g取10m/s2

(1)滑板滑到M点时的速度多大?

(2)滑板滑到M点时,轨道对滑板的支持力多大?

(3)改变滑板无初速下滑时距M点所在水平面的高度h,用压力传感器测出滑板滑至N点时对轨道的压力大小FN,试通过计算在方格纸上作出FN-h图象(作在答题卡上)

正确答案

解析

解:(1)以地面为参考平面,对小车从P到M过程运用机械能守恒定律,得到:

mgh=

解得:

=6m/s

即滑板滑到M点时的速度为6m/s.

(2)在M点,重力和支持力的合力提供向心力,有

FN-mg=

 解得

FN=mg+=46N

即滑板滑到M点时,轨道对滑板的支持力为46N.

(3)在N点,重力和支持力的合力提供向心力,由向心力公式和牛顿第二定律,得到

 

对从P到N过程运用机械能守恒定律,得到

解得

代入数据得:

N=0时,h=2.4m,能到达N点的最小高度h为1.6m

故压力传感器测出滑板滑至N点时对轨道的压力大小为,图象如下图

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量为m的小球自光滑斜面顶端A由静止开始自由滑下,在斜面底端B进入半径为R的光滑圆形轨道,已知小球在B处无能量损失,式求:

(1)A点离轨道最底点至少多高时,小球就可以到达圆形轨道的最高点?

(2)此过程中,小球通过圆形轨道的最底点B时对轨道的压力有多大?

正确答案

解析

解:(1)小球恰能到达圆形轨道的最高点C点时,重力提供向心力,由牛顿第二定律有:

解得:

小球由A到C的过程中,只有重力做功,机械能守恒,则有:

解得:

(2)小球由A到B的过程中,只有重力做功,机械能守恒,则有:

解得:

小球在B点时,受力分析,受竖直向下的重力和竖直向上的支持力,合力提供向心力,则由牛顿第二定律有:

解得:FN=6mg

由牛顿第三定律有:

答:(1)A点离轨道最底点至少多为时,小球就可以到达圆形轨道的最高点.

(2)此过程中,小球通过圆形轨道的最底点B时对轨道的压力为6mg.

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题型:简答题
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简答题

擦黑板也许同学们都经历过,手拿黑板擦在竖直的黑板面上,或上下或左右使黑板擦与黑板之间进行滑动摩擦,将黑板上的粉笔字等擦干净.已知黑板的规格是:4.5×1.5m2,黑板的下边沿离地的高度为0.8m,若小黑板擦(可视为质点)的质量为0.1kg,现假定某同学用力将小黑板擦在黑板表面缓慢竖直向上擦黑板,当手臂对小黑板擦的作用力F与黑板面成45°角时,F=20N,他所能擦到的最大高度为2.05m,g取10m/s2.求:

(1)此小黑板擦与黑板之间的滑动摩擦系数;

(2)如该同学擦到最高位置时意外让小黑板擦沿黑板面竖直向下滑落,则小黑板擦砸到黑板下边沿的速度大小;

(3)擦黑板时有这样的现象:粉笔字的位置越高或越远的地方,已经用力较大却还是不容易擦干净,请用物理知识简要解释.

正确答案

解析

解:(1)小黑板擦向上缓慢移动,处于平衡状态,对其进行受力分析:

根据牛顿第二定律得:

水平方向:N-F•sinθ=0

竖直方向:F•cosθ-mg-f=0

f=μN

μ==0.93

(2)小黑板擦可看成质点,它向下滑落的过程与黑板间无摩擦,它作自由落体运动.由于只受重力,所以机械能守恒.得:mgh=mv2

v==5m/s  

(3)在手臂的用力大小相同时,由f=μF•sinθ

可知:作用点的高度越高,手臂与黑板面的夹角越小,黑板擦与黑板间的摩擦力也就越小,

所以,手臂与黑板面的夹角越小的地方越不容易擦干净.

答:(1)此小黑板擦与黑板之间的滑动摩擦系数是0.93;

(2)小黑板擦砸到黑板下边沿的速度大小是5m/s;

(3)作用点的高度越高,手臂与黑板面的夹角越小,黑板擦与黑板间的摩擦力也就越小,

所以,手臂与黑板面的夹角越小的地方越不容易擦干净.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,小球的初速度为v0,沿光滑斜面上滑,能上滑的最大高度为h,答案各图中,四个物体的初速度均为v0.在A图中,小球沿一光滑内轨向上运动,内轨半径大于h;在B图中,小球沿一光滑内轨向上运动,内轨半径小于h;在图C中,小球沿一光滑内轨向上运动,内轨直径等于h;在D图中,小球固定在轻杆的下端,轻杆的长度为h的一半,小球随轻杆绕O点向上转动.则小球上升的高度能达到h的有(  )

A

B

C

D

正确答案

A,D

解析

解:A、小球沿一光滑内轨向上运动,内轨半径大于h,小球上升h时,速度为零,未超过四分之一圆周.故A正确.

    B、小球沿一光滑内轨向上运动,内轨半径小于h;小球越过圆周后,要想做圆周运动,在h高处速度不能为零,知还未上升到h高度已离开轨道.故B错误.

   C、小球沿一光滑内轨向上运动,内轨直径等于h,在最高点有最小速度,知小球未到达最高点已离开轨道.故C错误.

   D、小球固定在轻杆的下端,轻杆的长度为h的一半,小球随轻杆绕O点向上转动.最高点的最小速度为零,小球能够达到最高点.故D正确.

故选AD.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,光滑轨道的DP段为水平轨道,PQ段为半径是R的竖直半圆轨道,半圆轨道的下端与水平的轨道的右端相切于P点,一轻质弹簧左端A固定,另一端拴接一个质量为m的小球B,质量也为m的小球C靠在B球的右侧,现用外力作用在C上,使弹簧被压缩了0.4R(弹簧仍在弹性限度内).这时小球静止于距离P端3R的水平轨道上,若撤去外力,C球运动到轨道的最高点Q后又恰好落回到原出发点.已知重力加速度为g.求撤去外力前的瞬间,弹簧的弹性势能EP是多少?

正确答案

解析

解:外力撤出后,弹簧恢复原长时,设B、C共同速度为VP

由能量守恒有 EP=2×m

此后B、C分离,设C运动至最高点Q时速度为V,由机械能守恒得:

mg•2R+mV2=m

小球C由Q落到原出发点做平抛运动,

3R=Vt

2R=gt2

联立以上方程可以解得EP=mgR=6.25mgR.

所以弹簧的弹性势能EP是6.25mgR.

下一知识点 : 实验:验证机械能守恒定律
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