两根长直轨道与一半径为R的半圆型圆弧轨道相接于A、C两点,B点为轨道最低点,O为圆心,轨道各处光滑且固定在竖直平面内.质量均为m的两小环P、Q用长为2R的轻杆连

两根长直轨道与一半径为R的半圆型圆弧轨道相接于A、C两点,B点为轨道最低点,O为圆心,轨道各处光滑且固定在竖直平面内.质量均为m的两小环P、Q用长为2R的轻杆连

题型:不详难度:来源:
两根长直轨道与一半径为R的半圆型圆弧轨道相接于A、C两点,B点为轨道最低点,O为圆心,轨道各处光滑且固定在竖直平面内.质量均为m的两小环P、Q用长为


2
R的轻杆连接在一起,套在轨道上.将MN两环从距离地面2R处由静止释放,整个过程中轻杆和轨道始终不接触,重力加速度为g,求:
(1)当P环运动到B点时,系统减少的重力势能△EP
(2)当P环运动到B点时的速度v;
(3)在运动过程中,P环能达到的最大速度vm
(4)若将杆换成长2


2
R
,P环仍从原处由静止释放,经过半圆型底部再次上升后,P环能达到的最大高度H.魔方格
答案
(1)当P环运动到B点时,系统减少的重力势能 △Ep=WGM+WGN=mg2R+mg(1+


2
)R=(3+


2
)mgR

(2)P、Q都进入圆轨道后,两环具有相同角速度,则两环速度大小一定相等
整体的机械能守恒,则有:△EP=△EK
则得  (3+


2
)mgR=
1
2
2mv2

得到 v=


(3+


2
)gR

(3)当系统质心下降到最低处时,系统达到的速度最大,此时MN离O点竖直高度为


2
2
R

则有  (1+


2
2
)mgR+(


2
+1+


2
2
)=
1
2
2mvm2

得到 v=


(2+2


2
)gR

(4)由于杆超过了半圆直径,所以两环运动如图.

魔方格

M再次上升后,设位置比原来高h,如图所示.
由机械能守恒:-mgh+mg(2


2
R-2R-h)=0 
解得h=(


2
-1)R

P环能达到的最大高度H=(


2
+1)R

答:
(1)当P环运动到B点时,系统减少的重力势能△EP是(3+


2
)mgR.
(2)当P环运动到B点时的速度v是


(3+


2
)gR

(3)在运动过程中,P环能达到的最大速度vm


(2+2


2
)gR

(4)若将杆换成长2


2
R
,P环仍从原处由静止释放,经过半圆型底部再次上升后,P环能达到的最大高度H是(


2
+1)R.
举一反三
如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图.在Oxy平面的ABCD区域内,存在两个大小均为E的匀强电场I和II,两电场的边界均是边长为L的正方形(不计粒子所受重力).
(1)在该区域AB边的中点处由静止释放电子,求电子离开ABCD区域的位置;
(2)在电场I区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD区域左下角D处离开,求所有释放点的位置;
(3)若将左侧电场II整体水平向右移动L/4,仍使电子从ABCD区域左下角D处离开(D不随电场移动),在电场I区域内由静止释放电子的所有位置.魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
如图所示,处于同一条竖直线上的两个固定点电荷A、B带等量同种正电荷,电荷量均为Q,GH是它们连线的垂直平分线,另有一个带电小球C,质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷),被长为L的绝缘轻质细线悬挂于O点,现在把小球C拉到M点,使细线水平绷直且与A、B处于同一竖直平面内,由静止开始释放C,小球向下运动到GH线上的N点时速度刚好为零.此时细线与竖直方向的夹角θ=30°,N与A、B恰好构成一边长为a的正三角形.已知静电力恒量为k,求:
(1)在点电荷A、B所形成的电场中,M、N两点的电势差;
(2)小球运动到N点瞬间,细线对小球的拉力F.魔方格
题型:上海模拟难度:| 查看答案
如图所示的“s”形玩具轨道,该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,放置在竖直平面内,轨道弯曲部分是由两个半径相等的半圆对接而成,圆的半径比细管内径大得多,轨道底端与水平地面相切,轨道在水平方向不可移动.弹射装置将一个小球(其直径略小于细管的内径)从a点水平射出,并从b点进入轨道,经过轨道后从最高点d水平抛出(抛出后小球不会再碰轨道),已知小球与地面ab段间的动摩擦因数为μ=0.2,不计其它机械能损失,ab段长L=1.25m,圆的半径R=0.1m,小球质量m=0.01kg,轨道质量为M=0.26kg,g=l0m/s2,求:
(1)若在a点弹射装置对小球水平的瞬时冲量I=0.05N•s,求小球从最高点d抛出后的水平射程.
(2)设小球进入轨道之前,轨道对地面的压力大小等于轨道自身的重力,若小球经过两半圆的对接处c点时,轨道对地面的压力恰好为零,则小球在a点的速度v0为多大.魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
如图所示,可视为质点的物块A、B、C放在倾角为θ=37°、长L=2.0m的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,A与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上,物块的质量分别为mA=0.8kg、mB=0.4kg,其中A不带电,B、C的带电量分别为q B=+4.0×10-5C、q =+2.0×10-5C,且保持不变,开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用.如果选定两点电荷在相距无穷远处的电势能为0,则相距为r时,两点电荷具有的电势能可表示为E p=k
q1q2
r
.现给A施加一平行于斜面向上的力F,使A在斜面上做加速度大小为a=2.5m/s2的匀加速直线运动,经过时间t0物体A、B分离并且力F变为恒力.当A运动到斜面顶端时撤去力F.已知静电力常量k=9.0×109N•m2/C2,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)未施加力F时物块B、C间的距离;
(2)t0时间内库仑力做的功;
(3)力F对A物块做的总功.魔方格
题型:丰台区一模难度:| 查看答案
跳伞运动员从高度H处由静止下落,假设运动员沿直线运动,经历加速下降和减速下降两个过程,最后以速度v着地.将运动员和伞看成一个系统,总质量为M.在这两个过程中,下列说法正确的是(  )
A.阻力对系统始终做负功,全程做功等于
1
2
Mv2-MgH
B.系统受到的合外力始终做正功,全程做功等于
1
2
Mv2
C.重力在加速过程中做的功比减速过程中做的功多
D.重力在加速过程中做的功比减速过程中做的功少
题型:重庆模拟难度:| 查看答案
最新试题
热门考点

超级试练试题库

© 2017-2019 超级试练试题库,All Rights Reserved.