(15分)把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上,并把小球往下按至A位置,如图甲所示;迅速松手后,弹簧把小球弹起,升至最高位置C,如图丙所示;途中经过位置B时
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(15分)把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上,并把小球往下按至A位置,如图甲所示;迅速松手后,弹簧把小球弹起,升至最高位置C,如图丙所示;途中经过位置B时
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(15分)把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上,并把小球往下按至A位置,如图甲所示;迅速松手后,弹簧把小球弹起,升至最高位置C,如图丙所示;途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态,如图乙所示;已知B、A的高度差为0.1m,C、B的高度差为0.2m,弹簧的质量和空气阻力均忽略不计。
⑴求图甲状态时弹簧的弹性势能;
⑵求小球经过B点时的速度;
⑶有人认为小球运动过程中经过B点时动能最大,你同意他的观点吗?请简要说明理由。
答案
⑴E
p
=0.6J;⑵v
B
=2m/s;⑶不对。
解析
试题分析:⑴小球、地球、弹簧组成的系统机械能守恒,因此小球由A运动至C的过程中,其弹性势能全部转化为小球的重力势能,有:E
p
=mg(h
AB
+h
BC
)=0.6J
⑵小球由B运动至C的过程中,其动能全部转化为小球BC段的重力势能,有:
=mgh
BC
解得:v
B
=
=2m/s
⑶不对
因为小球由A运动至B的过程中,先加速后减速,最大速度应在重力与弹力平衡的位置处。
举一反三
如图(a)所示,小球的初速度为v
0
,沿光滑斜面上滑,能上滑的最大高度为h,在图(b)中,四个物体的初速度均为v
0
.在A图中,小球沿一光滑内轨向上运动,内轨半径大于h;在B图中,小球沿一光滑内轨向上运动,内轨半径小于h;在图C中,小球固定在轻绳的下端,轻绳的长度为h的一半,小球随轻绳绕O点向上转动.在D图中,小球以与水平方向成30°斜抛。则小球上升的高度能达到h的有( )
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(6分)如下图所示,在光滑的水平面上有一物体M,物体上有一光滑的半圆弧轨道,轨道半径为R,最低点为C,两端A、B一样高,现让小滑块m从A点静止下滑,则( )
A.m恰能达到小车上的B点
B.m从A到C的过程中M向左运动,m从C到B的过程中M向右运动
C.m从A到B的过程中小车一直向左运动,m到达B的瞬间,M速度为零
D.M和m组成的系统机械能守恒,动量守恒
E.m从A到C的过程中,M运动的位移为
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如图所示,光滑半圆形轨道MNP竖直固定在水平面上,直径MP垂直于水平面,轨道半径R=0.5m。质量为m
1
的小球A静止于轨道最低点M,质量为m
2
的小球B用长度为2R的细线悬挂于轨道最高点P。现将小球B向左拉起,使细线水平,以竖直向下的速度v
0
=4m/s释放小球B,小球B与小球A碰后粘在一起恰能沿半圆形轨道运动到P点。两球可视为质点,g=10m/s
2
。
试求
①B球与A球相碰前的速度大小;
②A、B两球的质量之比m
1
∶m
2
.
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(8分)如图所示,有一光滑的半径可变的1/4圆形轨道处于竖直平面内,圆心O点离地高度为H.现调节轨道半径,让一可视为质点的小球a从与O点等高的轨道最高点由静止沿轨道下落,使小球离开轨道后运动的水平位移S最大,求小球脱离轨道最低点时的速度大小。
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质量为M的小车置于光滑水平面上,小车的上表面由光滑的1/4圆弧和光滑平面组成,圆弧半径为R,车的右端固定有一不计质量的弹簧。现有一质量为m的滑块(视为质点)从圆弧最高处无初速下滑,如图所示,与弹簧相接触并压缩弹簧。
求:(1)弹簧具有最大的弹性势能;
(2)当滑块与弹簧分离时小车的速度。
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