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题型:简答题
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简答题

如图所示,AB是倾角为θ的粗糙直轨道,BCD是光滑的圆弧轨道,AB恰好在B点与圆弧相切,圆弧的半径为R,一个质量为m的物体(可以看做质点)从直轨道上的P点由静止释放,结果它能在两轨道之间做往返运动,已知P点与圆弧的圆心O等高,物体与轨道AB的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.求

(1)物体做往返运动的整个过程中,在AB 轨道上通过的总路程;

(2)最终当物体通过圆轨道最低点E时,对圆弧轨道的压力.

(3)为使物体能到达圆弧轨道的最高点D,释放点距B点的距离L至少多大?

正确答案

解:(1)因为摩擦始终对物体做负功,所以物体最终在圆心角为2θ的圆弧上往复运动.对整体过程由动能定理得:

mgR•cosθ-μmgcosθ•x=0

所以总路程为:x=

(2)最终物体以B(还有B关于OE的对称点)为最高点,在圆弧底部做往复运动,对B→E过程,由动能定理得:mgR(1-cosθ)=mvE2…①

在E点,由牛顿第二定律得:FN-mg=m…②

由①②得:FN=(3-2cosθ)mg.

根据牛顿第三定律:对圆弧轨道的压力为:FN′=(3-2cosθ)mg.

(3)设物体刚好到D点,则由向心力公式得:

mg=m…③

对全过程由动能定理得:

mgLsinθ-μmgcosθ•L-mgR(1+cosθ)=mVD2

由③④得最少距离为:L=•R

答:(1)在AB轨道上通过的总路程为

(2)对圆弧轨道的压力为(3-2cosθ)mg

(3)释放点距B点的距离L至少为•R

解析

解:(1)因为摩擦始终对物体做负功,所以物体最终在圆心角为2θ的圆弧上往复运动.对整体过程由动能定理得:

mgR•cosθ-μmgcosθ•x=0

所以总路程为:x=

(2)最终物体以B(还有B关于OE的对称点)为最高点,在圆弧底部做往复运动,对B→E过程,由动能定理得:mgR(1-cosθ)=mvE2…①

在E点,由牛顿第二定律得:FN-mg=m…②

由①②得:FN=(3-2cosθ)mg.

根据牛顿第三定律:对圆弧轨道的压力为:FN′=(3-2cosθ)mg.

(3)设物体刚好到D点,则由向心力公式得:

mg=m…③

对全过程由动能定理得:

mgLsinθ-μmgcosθ•L-mgR(1+cosθ)=mVD2

由③④得最少距离为:L=•R

答:(1)在AB轨道上通过的总路程为

(2)对圆弧轨道的压力为(3-2cosθ)mg

(3)释放点距B点的距离L至少为•R

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题型:填空题
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填空题

以v0=20m/s的初速度竖直向上抛出一个物体,由于空气阻力,物体只能达到H=12.5m的最大高度,若在物体抛出后的整个过程中所受空气阻力大小不变,则物体落回地面的速度大小为______m/s(g=10m/s2).

正确答案

10

解析

解:在上升过程中由动能定理得:-mgh-fh=0-

在下降过程中由动能定理得:mgh-fh=

联立解得:v=10m/s

故答案为:10

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题型:填空题
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填空题

(2015春•衡阳校级月考)质量为m=2kg的物体放在水平面上,在水平恒力作用下从静止开始做加速运动,经一段位移后速度达到4m/s,此时物体的动能为______J,这一过程中合力对物体做的功为______J.

正确答案

16

16

解析

解:物体的动能为

整个过程中由动能定理可得W=

故答案为:16   16

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题型:填空题
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填空题

物体从高为0.8m的斜面顶端以7m/s的初速度下滑,滑到底端时速度恰好为零,欲使此物体由底端上滑恰好到达顶端,物体开始上滑的初速度为______m/s.(g取10m/s2

正确答案

9

解析

解:对下滑的过程运用动能定理得,,解得

对上滑的过程运用动能定理得,,解得

故答案为:9

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,把小车放在水平桌面上,用轻绳跨过定滑轮使之与盛有沙子的小桶相连,已知小车的质量为M,小桶与沙子的总质量为m,把小车从静止状态释放后,在小桶下落竖直高度为h的过程中,若不计滑轮摩擦及空气的阻力,下列说法中正确的是(  )

A绳拉车的力始终都是mg

B若水平桌面光滑,小桶处于完全失重状态

C若水平桌面光滑,小桶获得的动能为

D若水平桌面光滑,小桶获得的动能为mgh

正确答案

C

解析

解:A、小车由静止释放后,小桶具有向下的加速度,小桶的合力方向向下,拉力小于重力mg,故A错误.

B、对小桶,有:mg-F=ma,解得F=mg-ma<mg,处于失重状态,不是完全失重状态,故B错误.

C、若水平面光滑,m和M组成的系统机械能守恒,有:mgh=,解得小桶的动能.故C正确,D错误.

故选:C.

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