14.如圖所示,在高H=5m的光滑水平臺上,有一用水平輕質(zhì)細(xì)線拴接的完全相同、質(zhì)量均為45g的滑塊a和b組成的裝置Q,Q處于靜止?fàn)顟B(tài).裝置Q中兩滑塊之間有一處于壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧(滑塊與彈簧不拴接).某時刻裝置Q中的細(xì)線斷開,彈簧恢復(fù)原長后,滑塊a被水平向左拋出,落到地面上的A處,拋出的水平距離x=5m,滑塊b沿半徑為R=0.45m的光滑半圓弧做圓周運(yùn)動并通過最高點(diǎn)C.空氣阻力不計(jì),取g=10m/s2,求:
(1)滑塊b通過圓弧的最高點(diǎn)C時,對軌道的壓力大。
(2)細(xì)線斷開前彈簧的彈性勢能.

分析 (1)根據(jù)平拋運(yùn)動的分位移公式求出滑塊做平拋運(yùn)動的初速度,據(jù)動量守恒定律求b滑塊離開彈簧時的速度.由機(jī)械能守恒定律求滑塊b到達(dá)C點(diǎn)的速度,然后根據(jù)合力提供向心力求解在最高點(diǎn)時軌道對滑塊的壓力,從而得到滑塊對軌道的壓力.
(2)根據(jù)能量守恒定律求細(xì)線斷開前彈簧的彈性勢能.

解答 解:(1)設(shè)a、b兩滑塊被彈簧彈開的瞬間速度大小分別為va和vb
滑塊a被水平向左拋出后做平拋運(yùn)動,則有
  H=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
  x=vat
解得 va=5m/s
彈簧彈開兩滑塊的過程,取向左為正方向,由動量守恒定律得
   mva-mvb=0
可得 vb=5m/s
滑塊上升到C點(diǎn)的過程,由機(jī)械能守恒定律得
  mg•2R+$\frac{1}{2}m{v}_{C}^{2}$=$\frac{1}{2}m{v}_^{2}$
在C點(diǎn),由牛頓第二定律有
  mg+N=m$\frac{{v}_{C}^{2}}{R}$
解得 N=0.25N
由牛頓第三定律知,滑塊對軌道的壓力大小為0.25N.
(2)根據(jù)能量守恒定律得:
細(xì)線斷開前彈簧的彈性勢能 Ep=$\frac{1}{2}m{v}_{a}^{2}+\frac{1}{2}m{v}_^{2}$=1.125J
答:
(1)滑塊b通過圓弧的最高點(diǎn)C時,對軌道的壓力大小是0.25N.
(2)細(xì)線斷開前彈簧的彈性勢能是1.125J.

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵是明確兩個物體的運(yùn)動過程,明確每個過程和狀態(tài)的物理規(guī)律,同時能結(jié)合動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律和平拋運(yùn)動的分位移公式列式研究.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

4.如圖所示,足夠長的光滑U形導(dǎo)軌寬度為L,其所在平面與水平面的夾角為α,上端連接一個阻值為R的電阻.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于導(dǎo)軌平面向上.今有一質(zhì)量為m、有效電阻r的金屬桿沿框架由靜止下滑,設(shè)磁場區(qū)域無限大,當(dāng)金屬桿下滑達(dá)到最大速度vm時,運(yùn)動的位移為x,求
(1)金屬桿沿斜面下滑的最大速度?
(2)在此過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為多少?
(3)在此過程中流過電阻R的電荷量q為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

5.在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量為m=1.00kg的重錘拖著紙帶下落,在此過程中,打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打出一系列的點(diǎn).在紙帶上選取五個連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D和E,如圖所示.其中O為重錘由靜止開始下落時記錄的點(diǎn),各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm.當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2.本實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率f=50Hz.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(1)打點(diǎn)計(jì)時器打下點(diǎn)D時,重錘下落的速度vD=1.36 m/s.
(2)從打下點(diǎn)0到打下點(diǎn)D的過程中,重錘重力勢能減小量△EP=0.940 J;重錘動能增加量△Ek=0.925 J.
(3)由此可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi),重錘的機(jī)械能守恒.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

2.如圖所示,一固定光滑足夠長斜面AB的傾角θ=30°,一小物塊以大小v0=4m/s的初速度從斜面底端A沿斜面向上運(yùn)動.選取A處所在的水平面為零勢能面,取g=10m/s2.求:
(1)物塊上升的最大高度H;
(2)物塊的重力勢能和動能相等時物塊的速度大小v0

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

9.質(zhì)量為m=1kg的物塊放在粗糙水平面上,在水平拉力F的作用下由靜止開始運(yùn)動,物塊動能Ek與其發(fā)生位移x之間的關(guān)系如圖所示,圖線在x=3m處的切線交橫軸于x=2.5m處,已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2.重力加速度g取10m/s2,則關(guān)于物塊前3m的運(yùn)動情況,下列說法正確的是( 。
A.運(yùn)動過程中拉力越來越大B.最大速度為4m/s
C.x=3m時物塊的加速度大小為8m/s2D.在前3m拉力做功為2J

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

19.如圖所示是雙人花樣滑冰運(yùn)動中男運(yùn)動員拉著女運(yùn)動員做圓錐擺運(yùn)動的精彩場面,若女運(yùn)動員伸直的身體與豎直方向偏角為θ,質(zhì)量為m,轉(zhuǎn)動過程中女運(yùn)動員的重心位置做勻速圓周運(yùn)動的半徑為r.求:
(1)男運(yùn)動員對女運(yùn)動員的拉力大小及兩人轉(zhuǎn)動的角速度;
(2)如果男女運(yùn)動員手拉手均做勻速圓周運(yùn)動,已知兩人質(zhì)量比為2:1,求他們做勻速圓周運(yùn)動的半徑之比.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

6.在光滑的水平面上靜止一質(zhì)量為M的木塊,一質(zhì)量為m的子彈以水平初速度v0擊中木塊并留在木塊中.設(shè)打擊過程中子彈與木塊間的摩擦力為f.
(1)描述子彈與木塊的運(yùn)動情況,描繪速度時間圖象;
(2)子彈與木塊共同前進(jìn)的速度;
(3)木塊增加的動能;打擊過程中木塊前進(jìn)的距離;
(4)子彈減少的動能;
(5)系統(tǒng)減少的動能;
(6)打擊過程中產(chǎn)生的熱量;子彈打進(jìn)木塊的深度.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.從空中正在上升的氫氣球上脫落一個物體,該物體先向上做勻減速直線運(yùn)動,升至最高點(diǎn)后再向下做勻加速直線運(yùn)動,脫離氫氣球后的物體在以后的整個運(yùn)動過程中,不計(jì)其所受的空氣阻力.則下圖所示的四幅圖中能夠正確表示這一過程的是(取豎直向上為正向)( 。
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.將一個質(zhì)量為m的物體以水平速度v拋出,從拋出到物體的速度的大小變?yōu)?\sqrt{2}$v時,重力對物體的沖量大小為( 。
A.mvB.$\frac{mg}{v}$C.$\frac{\sqrt{2}mv}{g}$D.$\frac{2mv}{g}$

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同步練習(xí)冊答案