如图所示,竖直面内光滑弧形轨道与半径R=0.50m的光滑圆形轨道在最低端C处平滑连接.A、B两滑块(可视为质点)用轻细绳拴接在一起,中间夹住一个被压缩的微小轻质

如图所示,竖直面内光滑弧形轨道与半径R=0.50m的光滑圆形轨道在最低端C处平滑连接.A、B两滑块(可视为质点)用轻细绳拴接在一起,中间夹住一个被压缩的微小轻质

题型:不详难度:来源:
如图所示,竖直面内光滑弧形轨道与半径R=0.50m的光滑圆形轨道在最低端C处平滑连接.A、B两滑块(可视为质点)用轻细绳拴接在一起,中间夹住一个被压缩的微小轻质弹簧.两滑块从弧形轨道上距轨道底端高h=0.80m处由静止滑下,刚滑入圆形轨道最低点C时拴接两滑块的绳断开,弹簧迅速将两滑块弹开,最终B保持静止,A恰能通过圆形轨道最高点.已知滑块A的质量mA=0.16kg,滑块B的质量mB=0.04kg,取g=10m/s2,不计空气阻力.求:
(1)A、B一起运动到圆形轨道最低点时速度的大小;
(2)滑块A被弹簧弹开时的速度大小;
(3)弹簧在将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能.魔方格
答案
(1)设滑块A和B运动到圆形轨道最低点速度为v0,对滑块A和B下滑到圆形轨道最低点的过程,根据动能定理,有
(mA+mB)gh=
1
2
(mA+mB)v02
解得:v0=4.0m/s 
(2)设滑块A恰能通过圆形轨道最高点时的速度大小为v,根据牛顿第二定律有
mAg=mA
v2
R

设滑块A在圆形轨道最低点被弹出时的速度为vA,对于滑块A从圆形轨道最低点运动到最高点的过程,根据机械能守恒定律,有
1
2
mAvA2=mAg2R+
1
2
mAv2
代入数据联立解得:vA=5.0 m/s
(3)对于弹簧将两滑块弹开的过程,A、B两滑块所组成的系统水平方向动量守恒,设滑块B被弹出时的速度为vB,根据动量守恒定律,有
(mA+mB)v0=mAvA+mBvB 
解得:vB=0
设弹簧将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能为Ep,对于弹开两滑块的过程,根据机械能守恒定律,有 
1
2
(mA+mB)v02+Ep=
1
2
mAvA2
解得:Ep=0.40J
答:(1)A、B一起运动到圆形轨道最低点时速度的大小为4.0m/s;
(2)滑块A被弹簧弹开时的速度大小为5.0 m/s;
(3)弹簧在将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能为0.40J.
举一反三
如图所示,边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场,边界OA上有一粒子源S.某一时刻,从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用),所有粒子的初速度大小相同,经过一段时间有大量粒子从边界OC射出磁场.已知∠AOC=60°从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于
T
2
 ( T为粒子在磁场中运动的周期),则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间不可能为(  )
A.
T
8
B.
T
6
C.
T
4
D.
T
3
魔方格
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如图,叠放在水平转台上的物体A、B、C能随转台一起以角速度ω匀速转动,A、B、C的质量分别为3m、2m、m,A与B、B和C与转台间的动摩擦因数都为μ,A和B、C离转台中心的距离分别为r、1.5r.设本题中的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是(  )
A.B对A的摩擦力一定为3μmg
B.B对A的摩擦力一定为3mω2r
C.转台的角速度一定满足:ω≤


μg
r
D.转台的角速度一定满足:ω≤


2μg
3r
魔方格
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如图1所示,某汽车以不变的速率驶入一个狭长的
1
4
圆弧弯道,弯道两端与两直道相切,有人在车内测量汽车的向心加速度大小随时间的变化情况,其关系图象如图2所示,则汽车经过弯道的时间为______s;汽车过弯道时的速率为______m/s

魔方格
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如图所示,圆盘在水平面内匀速转动,角速度为4rad/s,盘面上距离圆盘中心0.1m的位置有一个质量为0.1kg的小物体随圆盘一起转动.则小物体做匀速圆周运动的向心力大小为(  )
A.0.4NB.0.04NC.1.6ND.0.16N
魔方格
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经过观察,科学家在宇宙中发现了许多孤立的双星系统.若双星系统中每个星体的质量都是M,两者相距为L(远大于星体半径),它们正绕两者连线的中点做圆周运动.
①试计算双星系统中的运动周期T计算
②若实际观察到的运动周期为T观测,且T观测:T计算=1:


N+1
(N>1),为了解释T观测与T计算的不同,目前理论认为,宇宙中可能存在观察不到的暗物质,假定有一部分暗物质对双星运动产生影响,该部分物质的作用等效于暗物质集中在双星的连线的中点,试证明暗物质的质量M′与星体的质量M之比为 M′:M=N:4.
题型:蚌埠模拟难度:| 查看答案
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