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

题型：安徽省高考真题难度：来源：

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）若解除对滑块的锁定，试求小球通过最高点时的速度大小。
（3）在满足（2）的条件下，试求小球击中滑块右侧轨道位置点与小球起始位置点间的距离。

答案

解：（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

①

②
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

③
由②③式，得F=2N ④
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）解除锁定后，设小球通过最高点时的速度为v₂，此时滑块的速度为V。在上升过程中，因系统在水平方向上不受外力作用，水平方向的动量守恒。以水平向右的方向为正方向，有

⑤
在上升过程中，因只有重力做功，系统的机械能守恒，则

⑥
由⑤⑥式，得v₂=2m/s ⑦
（3）设小球击中滑块右侧轨道的位置点与小球起始点的距离为s₁，滑块向左移动的距离为s₂，任意时刻小球的水平速度大小为v₃，滑块的速度大小为V"。由系统水平方向的动量守恒，得

⑧
将⑧式两边同乘以

，得

⑨
因⑨式对任意时刻附近的微小间隔

都成立，累积相加后，有

⑩
又

由⑩

式得

举一反三

如图，ABC三个木块的质量均为m。置于光滑的水平面上，BC之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触可不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把BC紧连，使弹簧不能伸展，以至于BC可视为一个整体，现A以初速v₀沿BC的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起，以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A，B分离，已知C离开弹簧后的速度恰为v₀，求弹簧释放的势能。

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质量为M的滑块由水平轨道和竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道组成，放在光滑的水平面上。质量为m的物块从圆弧轨道的最高点由静止开始滑下，以速度v从滑块的水平轨道的左端滑出，如图所示。已知M:m=3:1，物块与水平轨道之间的动摩擦因数为μ，圆弧轨道的半径为R。
（1）求物块从轨道左端滑出时，滑块M的速度的大小和方向；
（2）求水平轨道的长度；
（3）若滑块静止在水平面上，物块从左端冲上滑块，要使物块m不会越过滑块，求物块冲上滑块的初速度应满足的条件。

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如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以水平速度v₀滑上原来静止在光滑水平面上、质量为M的小车上，物体与小车表面间的动摩擦因数为μ，由于小车足够长，最终物体相对小车静止，求：
（1）物体的最终速度；
（2）物体从滑上小车到相对小车静止所经历的时间及小车前进的距离。

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如图，一质量为M的物块静止在桌面边缘，桌面离水平地面的高度为h。一质量为m的子弹以水平速度v₀射入物块后，以水平速度v₀/2射出。重力加速度为g。求
（1）此过程中系统损失的机械能；
（2）此后物块落地点离桌面边缘的水平距离。

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光滑水平面上放着质量，m_A＝1kg的物块A与质量m_B＝2kg的物块B，A与B均可视为质点，A靠在竖直墙壁上，A、B间夹一个被压缩的轻弹簧（弹簧与A、B均不拴接），用手挡住B 不动，此时弹簧弹性势能E_P＝49J。在A、B间系一轻质细绳，细绳长度大于弹簧的自然长度，如图所示。放手后B向右运动，绳在短暂时间内被拉断，之后B冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道，其半径R＝0.5m，B恰能到达最高点C。g＝10m/s²，求
（1）绳拉断后瞬间B的速度v_B的大小；
（2）绳拉断过程绳对B的冲量I的大小；
（3）绳拉断过程绳对A所做的功W。

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