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题型:简答题
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简答题 · 15 分

如图所示,质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上,质量m=1kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接,小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动,开始轻杆处于水平状态,现给小球一个竖直向上的初速度v0=4 m/s,g取10m/s2

(1)若锁定滑块,试求小球通过最高点P时对轻杆的作用力大小和方向;

(2)在满足(1)的条件下,小球在最高点P突然离开轻杆沿水平方向飞出,试求小球落到水平轨道位置到轴O的距离;

(3)若解除对滑块的锁定,小球通过最高点时的速度大小v′=2m/s,试求此时滑块的速度大小。

正确答案

(1)小球对轻杆的作用力大小为2N,方向竖直向上

(2)m

(3)v =1m/s

解析

(1)设小球能通过最高点,且此时的速度为v1。在上升过程中,因只有重力做功,小球的机械能守恒。则

m/s

设小球到达最高点时,轻杆对小球的作用力为F,方向向下,则

得F=2N

由牛顿第三定律可知,小球对轻杆的作用力大小为2N,方向竖直向上

(2)小球飞出后做平抛运动,设运动时间为t

 

到轴O的距离

m

(3)解除锁定后,设小球通过最高点时的速度为v2

在上升过程中,系统的机械能守恒,则

得v =1m/s

知识点

牛顿第二定律向心力动能定理的应用
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题型: 单选题
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单选题 · 2 分

一个物体在竖直向上的12N的拉力作用下,以2m/s2的加速度向上作匀加速直线运动,如要使加速度增加为4m/s2,空气阻力不计,此竖直拉力的大小应为

A14N

B24N

C16N

D18N

正确答案

A

解析

知识点

牛顿第二定律
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图所示,轻线一端系一质量为m的小球,另一端套在图钉A上,此时小球在光滑的水平平台上做半径为a、角速度为ω的匀速圆周运动。现拔掉图钉A让小球飞出,此后细绳又被A正上方距A高为h的图钉B套住,达到稳定后,小球又在平台上做匀速圆周运动。求:

(1)图钉A拔掉前,轻线对小球的拉力大小;

(2)从拔掉图钉A到被图钉B套住前小球做什么运动?所用的时间为多少?

(3)小球最后做圆周运动的角速度。

正确答案

见解析

解析

(1)图钉A拔掉前,轻线的拉力大小为

(2)小球沿切线方向飞出做匀速直线运动直到线环被图钉B套住,小球速度为v=ωa,匀速运动的位移

则时间

(3)v可分解为切向速度v1和法向速度v2,绳被拉紧后v2=0,小球以速度v1做匀速圆周运动,半径r=a+h

知识点

牛顿第二定律匀速圆周运动向心力
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题型:简答题
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简答题 · 18 分

在足够长的光滑固定水平杆上,套有一个质量为的光滑圆环。一根长为的轻绳,一端拴在环上,另一端系着一个质量为的木块,如图所示。现有一质量为的子弹以的水平速度射入木块,子弹穿出木块时的速度为,子弹与木块作用的时间极短,取g = 10 m/s2

(1)当子弹射穿木块时,轻绳的拉力大小

(2)当子弹射穿木块后,木块向右摆动的最大高度

(3)当木块第一次返回到最低点时,木块的速度大小

正确答案

见解析。

解析

(1)设子弹从木块中穿出时木块的速度为v1,在子弹与木块相互作用的过程中,由动量守恒:

 

解得:     v1=8m/s           

对木块,由牛顿第二定律得:

解得:       F = 148N 

(2)在木块与圆环一起向右运动的过程中,由水平方向动量守恒,机械能守恒,得:

解得:     h = 0.64m     

(3)木块从最高点返回最低点的过程中,由水平方向动量守恒、机械能守恒得:

解得:     v3 = 12.8m/s               

     vM = 4.8m/s

v3 = 0                           

    vM = 8m/s     

知识点

牛顿第二定律动量守恒定律机械能守恒定律
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题型: 多选题
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多选题 · 5 分

如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向与斜面垂直,两磁场的宽度MJ和J G均为L,一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框,由静止开始沿斜面下滑,当ab边刚越过GH进入磁场时,线框恰好以速度做匀速直线运动;当ab边下滑到JP与MN的中间位置时,线框又恰好以速度v做匀速直线运动。则下列说法正确的是

Av=v0

B线框离开MN的过程中电流方向为adcba

C当ab边刚越过JP时,线框加速度的大小为3gsinθ

D从ab边刚越过GH 到ab边刚越过MN过程中,线框产生的热量为 2mgLsinθ+mv

正确答案

B,C,D

解析

略。

知识点

牛顿第二定律楞次定律电磁感应中的能量转化
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