如图所示，长为L的轻杆的下端用铰链固接在水平地面上，上端固定一个质量为m的小球，轻杆处于竖直位置，同时与一个质量为M的长方体刚好接触。由于微小扰动，杆向右侧倒下

题型：不详难度：来源：

如图所示，长为L的轻杆的下端用铰链固接在水平地面上，上端固定一个质量为m的小球，轻杆处于竖直位置，同时与一个质量为M的长方体刚好接触。由于微小扰动，杆向右侧倒下，当小球与长方体分离时，杆与水平面的夹角为30°，且杆对小球的作用力恰好为零，若不计一切摩擦。则

A．长方体与小球的质量比是4 ：1

B．分离时小球的速率为

C．分离后长方体的速率为

D．长方体对小球做功－mgL／4

答案

解析

试题分析：在杆从竖直位置开始倒下到小球与长方体恰好分离的过程中，小球和长方体组成的系统机械能守恒，小球和长方体的速度分别为v₁和v₂，则有：

，分离时刻，小球只受重力，根据向心力公式有：

，此时小球与长方体的水平速度相同，即：

，联立解得：

，故选项A正确；由

解得：

，

，故选项BC错误；从小球倾倒到与长方体分离的过程中，对小球由动能定理可知：

解得：

故选项D正确．

举一反三

（14分）如图（a）所示，水平桌面的左端固定一个竖直放置的光滑圆弧轨道，其半径R＝0．5m，圆弧轨道底端与水平桌面相切C点，桌面CD长L＝1 m，高h₂＝0．5m，有质量为m（m为末知）的小物块从圆弧上A点由静止释放，A点距桌面的高度h₁＝0．2m，小物块经过圆弧轨道底端滑到桌面CD上，在桌面CD上运动时始终受到一个水平向右的恒力F作用，然后从D点飞出做平抛运动，最后落到水平地面上，设小物块从D点飞落到的水平地面上的水平距离为x，如图（b）是

－F的图像，取重力加速度g＝10m／s²．

（1）试写出小物块经D点时的速度v_D与x的关系表达式；
（2）小物体与水平桌面CD间动摩擦因数μ是多大?
（3）若小物体与水平桌面CD间动摩擦因数μ是从第（2）问中的值开始由C到D均匀减少，且在D点恰好减少为0，再将小物块从A由静止释放，经过D点滑出后的水平位移大小为1m，求此情况下的恒力F的大小?

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如图所示，固定在水平面上的斜面与水平面的连接处为一极小的光滑圆弧(物块经过Q点时不损失机械能)，斜面与地面是用同种材料制成的。斜面的最高点为P，P距离水平面的高度为h=5m。在P点先后由静止释放两个可视为质点的小物块A和B，A、B的质量均为m=1kg，A与斜面及水平面的动摩擦因数为μ₁=0.5，B与斜面及水平面的动摩擦因数为μ₂=0.3。A物块从P点由静止释放后沿斜面滑下，停在了水平面上的某处。

求：
(1)A物块停止运动的位置距离斜面的直角顶端O点的距离是多少?
(2)当A物块停止运动后准备再释放B物块时发现它们可能会发生碰撞，为了避免AB碰撞，此时对A另外施加了一个水平向右的外力F，把A物体推到了安全的位置，之后再释放B就避免了AB碰撞。求外力F至少要做多少功，可使AB不相撞?(g取10m/s²，此问结果保留三位有效数字)

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如图所示，绝缘光滑半圆轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E，在与环心等高处放有一质量为m，电荷量为＋q的小球，由静止开始沿轨道运动，下列说法正确的是（）

A．小球在运动过程中机械能守恒

B．小球经过最低点时机械能最大

C．小球经过环的最低点时对轨道压力为3(mg＋qE)

D．小球经过环的最低点时对轨道压力为3(mg－qE)

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在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点竖直向上抛出,其运动的轨迹如图所示.小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点.小球抛出时的动能为8.0J，在M点的动能为6.0J，不计空气的阻力.求：

（1）小球水平位移x₁与x₂的比值；
（2）小球落到B点时的动能E_kB；
（3）小球从A点运动到B点的过程中最小动能E_kmin.

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如图所示，在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一木块相连.木块处于平衡状态，若再在木块上作用一个竖直向下的力F，使木块缓慢下移0.1m，这个过程中力F做功2.5J，此时木块刚好再次处于平衡状态，则在木块下移0.1m的过程中，弹簧弹性势能的增加量（）

A．等于2.5J

B．大于2.5J

C．小于2.5J

D．无法确定

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