(17分)如圖所示,一個(gè)長(zhǎng)L1=0.9m、寬L2=0.6m的光滑斜面體,其傾角θ=30°。有一長(zhǎng)度L=0.4m的輕質(zhì)繩一端固定在距斜面頂點(diǎn)A為L=0.4m斜面邊緣的O點(diǎn)上,另一端系一質(zhì)量m=1kg的小球。現(xiàn)把小球拉至頂點(diǎn)A處,以v0=1m/s的初速度沿斜面頂邊緣水平拋出。(g取10m/s2)
(1)剛開(kāi)始小球做什么運(yùn)動(dòng)?并說(shuō)明理由。
(2)求小球運(yùn)動(dòng)至斜面邊緣B點(diǎn)時(shí)受到繩子的拉力FT。
(3)若小球運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)繩子剛好斷了,求小球從斜面上飛出后落地點(diǎn)與最初拋出點(diǎn)在地面上投影點(diǎn)的距離L3。
解析:
(1)小球沿斜面向下的加速度a==5m/s2。1分)
其在斜面上運(yùn)動(dòng)可等效看作在g′=a=5m/s2的豎直平面上的曲線運(yùn)動(dòng)
由于小球剛拋出的速度v0<m/s,故其開(kāi)始做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)(2分)
(2)如圖所示,設(shè)它運(yùn)動(dòng)時(shí)間t秒至與水平線的夾角為α時(shí),繩子剛好拉直。由平拋運(yùn)動(dòng)公式有:
、 。1分)
② (1分)
①②聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:
=0°,t=0.4s 。2分)
=0°,說(shuō)明小球拋至繩子在水平線時(shí)剛好拉直。在拉直瞬間,由于繩子不可伸長(zhǎng),故小球水平速度瞬間變?yōu)榱,只存在沿斜面向下的速?I>vy(1分)
vy=g′t=5×0.4m/s=2m/s (1分)
以后小球在繩子束縛下沿斜面向下做圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)至B點(diǎn)時(shí)的速度為v2。根據(jù)類(lèi)機(jī)械能守恒定律,有:
mg′L+mvy2=mv22 (1分)
代入數(shù)據(jù)解得:v2=m/s (1分)
根據(jù)牛頓第二定律,有: (1分)
代入數(shù)據(jù)解得:FT=25N (1分)
(3)繩斷后小球以v2做平拋運(yùn)動(dòng),由題意知其高度h′=0.05m,設(shè)至落地所需時(shí)間為t′,
根據(jù) 解得:t′=0.1s (1分)
平拋的水平位移x=v2 t′=0.1m (1分)
而本題斜面有效長(zhǎng)度在地面投影長(zhǎng)度L4=0.4m (1分)
所求的距離 (1分)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
如圖所示,一個(gè)長(zhǎng)L1=0.9m、寬L2=0.6m的光滑斜面體,其傾角θ=30°.有一長(zhǎng)度L=0.4m的輕質(zhì)繩一端固定在距斜面頂點(diǎn)A為L=0.4m斜面邊緣的O點(diǎn)上,另一端系一質(zhì)量m=1kg的小球.現(xiàn)把小球拉至頂點(diǎn)A處,以v0=2m/s的初速度沿斜面頂邊緣水平拋出.(g取10m/s2)
(1)剛開(kāi)始小球做什么運(yùn)動(dòng)?并說(shuō)明理由.
(2)求小球運(yùn)動(dòng)至斜面邊緣B點(diǎn)時(shí)受到繩子的拉力FT.
(3)若小球運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)繩子剛好斷了,求小球從斜面上飛出后落地點(diǎn)與最初拋出點(diǎn)在地面上投影點(diǎn)的距離L3.(最后結(jié)果可用根式表示)
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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題
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科目:高中物理 來(lái)源:2010-2011學(xué)年江蘇省四星級(jí)重點(diǎn)中學(xué)高三(上)寒假物理試卷(五)(解析版) 題型:解答題
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